從農(nóng)作物到商店貨架，近紅外光譜分析的應(yīng)用前景一片光明

近紅外(NIR)光譜儀雖然已經(jīng)問世60 年之久，但它在測量不同材料的能量反射或者透射方面的重要性卻鮮少被人認(rèn)可。

NIR 光譜儀可幫助一系列產(chǎn)業(yè)(包括農(nóng)業(yè)、法醫(yī)學(xué)、醫(yī)藥、石油及醫(yī)療保健等等)確定某種物質(zhì)的分子“指紋”。

在過去的60年里，NIR 光譜儀技術(shù)取得了巨大的進(jìn)步。盡管早期的設(shè)備復(fù)雜煩瑣且使用范圍局限于實(shí)驗(yàn)室，但現(xiàn)在的NIR光譜儀則利用了微處理器控制、高精度 A/D 采樣和具有統(tǒng)計(jì)分析能力的計(jì)算機(jī)化光譜計(jì)算，可在多種不同的場所快速獲得測量結(jié)果。

現(xiàn)在，NIR 光譜儀有四種主要用途：

· 在實(shí)驗(yàn)室中 - 通常為大型、高精度的多功能儀器。負(fù)責(zé)處理光譜數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)可以在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部，亦可通過以太網(wǎng)或USB 來連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控。它們可以處理大量的數(shù)據(jù)并在短短數(shù)秒內(nèi)完成與一個(gè)分布式參考庫的比較。

· 在實(shí)地 - 便攜式NIR光譜儀看上去類似于一個(gè)小型實(shí)驗(yàn)室設(shè)備——可移動(dòng)式，且通常采用一個(gè)市電或者帶逆變器的直流電電源供電運(yùn)行。它們往往比午餐盒大一些，可放置于卡車的后擋板上，以便在實(shí)地或產(chǎn)業(yè)環(huán)境(比如農(nóng)場或礦山)中使用。

· 在工廠里 - 這些專用設(shè)備負(fù)責(zé)監(jiān)視工廠環(huán)境，而且常常用于一些特定的用途。在工廠里，一條裝配流水線上可能安裝有多臺(tái)光譜儀，它們通過以太網(wǎng)或采用無線方式連接至一部主控設(shè)備。

· 在您的手中 - 制造可移動(dòng)且便于用戶使用的手持式光譜儀是業(yè)界關(guān)注的一大焦點(diǎn)。目前市面上的產(chǎn)品可以采用電池供電，其尺寸與一個(gè)大的手鉆差不多。這種光譜儀的優(yōu)勢在于它們擁有真正的便攜性，并可依靠內(nèi)置的電源供電運(yùn)行，因而適合遠(yuǎn)程使用。

現(xiàn)今，DLP 產(chǎn)品光譜儀產(chǎn)品線包括兩種不同的芯片組，它們可以內(nèi)置于新式 NIR 光譜儀中。針對(duì)超便攜分析，DLP2010NIR數(shù)字微鏡器件(DMD)支持高達(dá) 1,500 赫茲的可編程高速圖形速率，可滿足實(shí)時(shí)測量的要求。該芯片是業(yè)界首款完全可編程的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)，專為 700納米至2500納米的波長而優(yōu)化。當(dāng)把它與支持藍(lán)牙® 和藍(lán)牙低功耗的 DLP NIRscan™ Nano評(píng)估模塊 (EVM) 配套使用時(shí)，設(shè)計(jì)人員就能夠輕松地完成便攜式分析儀的原型設(shè)計(jì)，從而加快嵌入式超移動(dòng)光譜儀的開發(fā)進(jìn)程。

針對(duì)高性能系統(tǒng)，具有超過 100 萬個(gè)微鏡的DLP4500NIR DMD支持高達(dá)4,225赫茲 的可編程高速圖形速率，而且同樣是專門針對(duì) 700納米至 2500納米波長而優(yōu)化的。對(duì)應(yīng)的 DLP NIRscan EVM可為持續(xù)時(shí)間不到一秒的測量提供 30,000:1的信噪比，因而能實(shí)現(xiàn)快速和準(zhǔn)確的材料分析。

在實(shí)際應(yīng)用中持續(xù)取得的進(jìn)展正在逐步實(shí)現(xiàn)尺寸更小、成本效益高的設(shè)備，從而使得此項(xiàng)技術(shù)最終被消費(fèi)者接受。我們來設(shè)想這樣一部內(nèi)置了 NIR 光譜儀的智能手機(jī)：它能夠評(píng)估糧食的成熟度、檢測食品過敏原、確認(rèn)昂貴橄欖油的純度、輔助醫(yī)療監(jiān)測或者檢查車輛用油。TI 相信 NIR 光譜儀有著巨大的潛力。