光谱仪又称分光仪，广泛为认知的为直读光谱仪。以光电倍增管等光探测器测量谱线不同波长位置强度的装置。它由一个入射狭缝，一个色散系统，一个成像系统和一个或多个出射狭缝组成。
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想象一下把智能手机指向你在食品柜后面发现的一种咸零食然后立刻知道它的成分是否变质了一种叫做光谱仪的设备可以根据一种独特吸收和发射光的指纹来检测危险化学物质但这些分光仪器长期以来体积庞大价格昂贵无法在实验室之外使用直到现在威斯康辛-麦迪逊大学的工程师们已经开发出一种光谱仪这种光谱仪非常小而且简单它可以在不牺牲精确度的前提下与典型手机的摄像头集成
博科园制造该设备的电气工程师团队成员之一朱旺音译说这是一个紧凑的单镜头光谱仪具有高分辨率和低制造成本其研究成功发表在《自然通讯》Nature Communications上设备还具有一种称为高光谱成像的先进功能它可以收集图像中每个像素的信息以便在复杂的背景下识别材料或探测特定物体例如高光谱传感可以用来探测岩石表面中有价值矿物的矿层或在植被高度密集的地区识别特定植物每一种元素的光谱指纹都包含独特光发射或吸收波长而光谱仪感知光的能力使研究人员能够做任何事情从分析未知化合物的组成到揭示遥远恒星的组成
新的小型和低成本设备可以帮助把普通手机变成先进的分析工具图片Zongfu Yu光谱仪通常依靠棱镜或光栅将物体发出的光分裂成不同波段每一波段对应不同波长相机的光电探测器可以捕捉并分析这些波段例如钠元素光谱指纹由两个波长分别为589和590纳米的波段组成人眼看到590纳米波长的光呈橙黄色较短的波长对应蓝色和紫色而较长的波长呈现红色阳光包含了一道完整的彩虹我们看到它是白色的为了解决不同颜色混合光之间的差异光谱仪通常必须相对较大光的传播和分离需要较长的路径长度然而研究小组制造了微型光谱仪每边只有200微米大约是圆珠笔尖面积的二十分之一
足够精密可以直接放在典型数码相机的传感器上这种小尺寸是可能的因为研究人员将设备基于特殊设计的材料这种材料能迫使入射光在到达传感器之前来回反射几次这些内部反射延长了光在不增加体积的情况下传播路径提高了设备的分辨率这些设备还进行了高光谱成像从叠加投影快照中分辨出两幅不同的图像数字5和9叠加投影将这两幅图像组合成肉眼无法分辨的东西现在研究小组希望提高该设备的光谱分辨率以及它捕捉到图像的清晰度和清晰度这些改进可能为进一步增强传感器铺平道路