所需配件：光電二級管模塊+硅光二級管+直通光纖/ 280nm紫外單波長光源

1、光電二級管模塊（采用HY-UVL100）,一個
為硅光二極管提供安裝環(huán)境，將光信號轉(zhuǎn)化成電信號，進行基本數(shù)據(jù)處理，并為上位機提供通信接口。

2、硅光二級管(HS133-5BQ,來自日本濱松)，1個
硅光二極管，有著檢測范圍廣、靈敏度高、噪音小以及更寬泛的信噪比等特點，一直受到檢測器制造廠商的青睞。

3、直通光纖（HY-FIB100），2根
起到連接作用

4、氘燈（HY-DL100）,一臺（加280nm濾光片）
???? 可提供190~600nm連續(xù)波長光，尤其深紫外區(qū)間的光表現(xiàn)良好。

或者HY-LedLight100系列280nm紫外單波長光源
直接提供280nm波長的紫外光

5、流通池（HY-FCL50）[0.1~50mL/min],一個

5、UV軟件（HY-DataAnalysis）[集合數(shù)據(jù)采集、處理、保存、峰積分、定量分析、打印于一體的綜合性色譜軟件平臺]，或者開源的測試開發(fā)平臺（集合數(shù)據(jù)采集、曲線分析，可二次開發(fā)）
對于光源，我們提供兩種方案，需要說明一下,以下組裝圖我們僅以氘燈光源為例子
a.HY-DL100? 氘燈+280濾光片，成本高，但是能覆蓋深紫外（例如214nm）
b.HY-LedLight100?280nmLED燈，成本低，無需濾光片，但不能覆蓋深紫外（214nm），最低只能到265nm

組裝圖如下

以上方案的參數(shù)僅以單光路，單個二級管組成的紫外檢測器方案，儀器能達到參數(shù)如下，
吸光度范圍: ±4AU
噪聲：1×10-5AU
事實上，HY-UVL100光電二級管模塊是可以同時支持兩路光電二級管采集的，而商用檢測器一般都采用雙光路。如果采用雙光路方案，我們并不會因此而增加多少成本，但是檢測性能會大幅提升，且能大幅抑制溫飄。所以接下來我們介紹下雙光路的紫外檢測器的方案。
配件和以上不一樣的需求是，2和3，其他都一樣
2、硅光二級管(HS133-5BQ,來自日本濱松)，2個
3、直通光纖（HY-FIB100），1根， Y型光纖，1根

組裝圖如下

雙光路檢測器所測試
吸光度范圍: ±4AU
噪聲：0.5×10-5AU
極大的抑制溫度漂移，噪聲也能降為原來的1/2. 對于色譜生產(chǎn)廠商，我們強烈建議用雙光路方案，也是目前幾大成熟廠商的通用做法(GE\AKTA\島津)。而且模塊支持二次開發(fā)，且樣例源代碼開源。用戶只需關(guān)心應(yīng)用即可，如果您不需要二次開發(fā)，我們提供成型的下位機單波長檢測器平臺，這個平臺對以上所有設(shè)備兼容。平臺還無縫兼容我們色譜分析系統(tǒng)?？傊@是一種，低成本，高效且檢測效果能達到或者國際水平的單波長檢測器方案。

在這篇應(yīng)用文章中，我們使用國家計量局校準過的輝因科技光纖光譜儀（HY-UVA6000）對比輻射測量同一個白熾LED。HY-UVA6000作為新一代高熱穩(wěn)定性、低臺間差的光譜儀，還配備可更換狹縫、簡單儀器連接件等等。
顏色測量

顏色定義其實相對比較主觀的，人眼對顏色的感知和獲取是再平常不過但卻是不可復(fù)制的。二十世紀，人類開發(fā)了很多方法對顏色進行定義?，F(xiàn)在經(jīng)常使用的CIE XYZ 1931坐標(biāo)系統(tǒng)，使用X和Z指認為色品，Y作為亮度（強度）。圖1.就展示了CIE 1931 X和Y顏色空間。

CIE L*a*b*也是常見的定義方式，L*指認為亮度（強度 ），a*為紅/綠色品，b*為黃/藍色品。在這篇應(yīng)用中，我們使用x和y，因為這兩個指標(biāo)是NIST可追溯的用來定義LED，這兩個值是可以與CIE1931關(guān)聯(lián)的，比如，y 。

圖1.CIE1931 色品圖
另外，色溫（CCT）和主波長是對比校準LED的主要指標(biāo)。通過x和y的值判定不同的LED，并以此作為LED的特征輸出。更為重要的是，因為CCT定義了光顏色的表現(xiàn)性，所以對于照明應(yīng)用非常重要。

當(dāng)測量LED的顏色時，定義對于同一種顏色的LED, 測量結(jié)果在xy色坐標(biāo)中的可接受度是非常必要的。20世紀中葉， David MacAdam開發(fā)了一種對不同種顏色進行分類的方法，他定義了一個在xy坐標(biāo)內(nèi)一般人肉眼不能分辨色彩的橢圓餅圖。通過該色品圖可以衍生定義LED在CIE 1931顏色坐標(biāo)系里的分布，并以此將LED進行分選。MacAdam 色品圖內(nèi) xy坐標(biāo)系的標(biāo)準差就可以認定為可被感知的色差。

ANSI（美國國家標(biāo)準組織）C78-377A 號文件使用四步MacAdam橢圓定義的方法作為CFL（小型熒光燈）和鹵素?zé)糁圃斓臉?biāo)準。每一步代表了一片面積，該面積區(qū)域里的任何一個點都是離中心點一個標(biāo)準差。

在大多數(shù)的工業(yè)應(yīng)用中，LED制造商（3）定義了七步MacAdam橢圓作為一個常用的用來定義可接受范圍的標(biāo)準。如圖二所示，LED的分選也是基于MacAdam七步橢圓的方法。

為了對同色LED進行分選，該圖經(jīng)常被用來作為相近顏色色差計算的指導(dǎo)工具。雖然在這篇文章中只使用了一個LED進行測試，但是我們?nèi)匀荒茴A(yù)測此次分選的結(jié)果與測量過程使用的不同步驟之間的差異。

圖二 .如何使用七步MacAdam 橢圓來定義LED在CIE 1931 色品圖中的分割區(qū)域（3）。
顏色測量步驟

絕對輻射顏色測量可以通過以下幾步完成:
確定實驗設(shè)置
用校準光源對于實驗設(shè)置進行絕對輻射校準
LED的顏色測量
在測量過程中，使用積分球加一根400μm 光纖連接到光譜儀上，整個配置使用校準鹵素光源（HY-TSL00）來進行絕對輻射校準。
因為顏色沒有絕對值，所以它不是一個容易被量化的概念。光譜技術(shù)的使能用讓用戶更客觀地定義顏色，輝因科技的光譜儀，光源，配件以及軟件能對絕對輻射顏色進行精確的測量。

HY-UVA6000微型光譜儀的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，如農(nóng)業(yè)、天文、汽車、生物、化學(xué)、鍍膜、色度計量、環(huán)境檢測、薄膜工業(yè)、食品、寶石檢測、LED檢測、印刷、造紙、拉曼光譜、半導(dǎo)體工業(yè)等。下面介紹一些典型應(yīng)用。

1．顏色測量–色度儀,色度計
一般來說，物體和濃稠液體的顏色測量可以使用不同的實驗布局，比如使用反射型光纖探頭或積分球。在該測量中，可以使用波長范圍在380到780nm，分辨率（FWHM）為5nm的光譜儀；此外，還需要白光連續(xù)光源和白色反射瓦。對于測量紡織品、紙張、水果、葡萄酒、鳥類羽毛顏色等不同的應(yīng)用可以使用不同的光纖探頭。應(yīng)用反射光譜的顏色測量的典型實驗布局如圖所示。

2．紫外/可見吸收光譜測量
液體的吸收率測量可以用不同的實驗布局和波長范圍來實現(xiàn)，如使用浸入型光纖探頭或流動樣品池進行在線吸收率測量，或使用樣品固定器進行樣品的吸收率測量。對于測量紫外/可見波長范圍的光譜儀，可以選擇波長范圍200-1100nm、分辨率1.4nm(FWHM)。此外還需要氘-鹵素?zé)糇鳛楣庠?。不同的?yīng)用可以選擇不同的光纖探頭。吸收率測量的典型實驗布局如圖所示。

3．發(fā)射光譜測量
發(fā)射光譜測量可以用不同的實驗布局和波長范圍來實現(xiàn)，還要用到余弦校正器或積分球。發(fā)射光譜測量可以在紫外/可見和可見/近紅外波長范圍內(nèi)測量。
對于發(fā)射光譜的絕對測量，光譜儀可以配置成波長范圍從200-400nm或350-1100nm，或組合起來實現(xiàn)紫外/可見200-1100nm，并可以在定標(biāo)實驗室里進行輻射定標(biāo)。定標(biāo)后的實驗布局不能改變，如光纖和勻光器都不能更改。
為了使實驗布局更靈活，用可見/近紅外定標(biāo)光源或紫外/可見/近紅外定標(biāo)光源可以在用戶現(xiàn)場進行定標(biāo)。定標(biāo)并載入輻射定標(biāo)數(shù)據(jù)。發(fā)射光譜測量的典型實驗布局如圖所示。

4．LED測量
最簡單而且迅速地測量LED的整個光通量的方法就是使用一個積分球，并把它連接到一個光譜儀上。該系統(tǒng)可以用鹵素?zé)暨M行定標(biāo)，然后用軟件從測量到的光譜分布計算出相關(guān)參數(shù)，并實現(xiàn)輻射量的絕對測量。所測光源的光譜發(fā)光強度還可以用μW/cm2/nm來計算、顯示并存儲。另外的窗口還可以顯示大約10個參數(shù)：輻射量μW/cm2, μJ/cm2, μW或μJ；光通量lux或lumen，色軸X, Y, Z, x, y, z, u, v和色溫。LED測量的典型實驗布局如圖所示。

5．薄膜厚度測量
膜厚測量系統(tǒng)基于白光干涉測量原理，可以測量的膜層厚度10nm-50μm，分辨率為1nm。薄膜測量在半導(dǎo)體晶片生長過程中經(jīng)常被用到，因為等離子體刻蝕和淀積過程需要監(jiān)控；其它應(yīng)用如在金屬和玻璃材料基底上鍍透明光學(xué)膜層也需要測量膜層厚度。配套的應(yīng)用軟件包括豐富的各種常用材料和膜層的n值和k值，可以實現(xiàn)膜層厚度的在線監(jiān)測，并可以輸出到Excel文件進行過程控制。薄膜厚度測量的典型實驗布局如圖所示。

6．真空室鍍膜過程監(jiān)控
光纖光譜儀為真空室內(nèi)鍍膜過程的監(jiān)控提供了一種靈活的測量手段，它可以方便地把光引入并引出真空室或潔凈工作倉，同時選擇鍍膜過程分析所需要測量的參數(shù)。在實際的在線生產(chǎn)中，可以在工作倉中放置幾個探頭來檢測整個生產(chǎn)過程。圖示為真空室鍍膜過程監(jiān)控的典型實驗布局。在這里一個反射型光纖探頭用來在線監(jiān)測鍍膜過程。氘-鹵素?zé)舭l(fā)出的光被導(dǎo)入真空室并傳導(dǎo)到反射探頭上，反射光由反射探頭傳導(dǎo)到光譜儀中；也可以再增加一個通道作為參考測量來補償光源的波動。

7．氧濃度傳感器
氧濃度傳感器包括一個光纖熒光探頭，探頭表面鍍有專利技術(shù)的膜層，并使用一個藍光LED作為激發(fā)源，還有一臺高靈敏度的微型光譜儀。該傳感器應(yīng)用熒光技術(shù)測量氧的絕對含量，樣品產(chǎn)生的熒光反射回探測器上。當(dāng)氣態(tài)或液態(tài)樣品中的氧擴散到探頭的膜層上時，就會使熒光猝滅，猝滅的程度與樣品中的氧的濃度是相關(guān)的。
氧濃度測量的典型實驗布局如圖所示。

8．寶石成分檢測
顏色是判斷鉆石成色的決定因素之一，天然鉆石和人造鉆石可以用波長范圍在400-750nm的光檢測出來。在天然Ia類鉆石的吸收譜中可以發(fā)現(xiàn)415nm和478nm的特征波長，而人造鉆石在該波長處則沒有吸收峰。人造鉆石中可以探測到592nm和741nm的波長。而且天然鉆石和人造鉆石的吸收峰幅值相差近10倍。當(dāng)然其它寶石也可以用這種方法檢測，如紅寶石、紫翠玉、藍寶石等。寶石成分檢測的典型實驗布局如圖所示。

9．熒光測量–熒光光譜儀系統(tǒng)
在許多應(yīng)用領(lǐng)域如生物學(xué)（葉綠素和類胡蘿卜素）、生物醫(yī)學(xué)（惡性病的熒光診斷）和環(huán)境應(yīng)用中都需要用到熒光檢測技術(shù)。熒光檢測通常需要高靈敏度光譜儀。在大多數(shù)應(yīng)用中熒光能量僅為激發(fā)光能量的3%，波長要長于激發(fā)光，而且時散射光。在熒光測量系統(tǒng)中，一定要避免激發(fā)光進入到光譜儀中。熒光測量的典型實驗布局如圖所示。

10．生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用
在過去的十年中，許多用戶進行了血成分分析的非侵入式和侵入式的光譜學(xué)測量手段，測量了許多重要的醫(yī)學(xué)指標(biāo)，如組織和紋理中的氧濃度、血色素、細胞色素和水濃度等。非侵入式檢測系統(tǒng)包括微型光纖光譜儀、鹵鎢燈和反射型光纖探頭，而侵入式檢測系統(tǒng)則使用了一根植入于導(dǎo)管中的特殊的反射型光纖探頭。
在需要連續(xù)測量氧濃度、血色素的氧化和去氧化過程的醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，該系統(tǒng)得到了成功的應(yīng)用。 生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的典型實驗布局如圖所示。

11．拉曼光譜測量
拉曼光譜儀系統(tǒng)是一臺高度集成化而且價格很低的系統(tǒng)，適用于需要拉曼測量的應(yīng)用領(lǐng)域。拉曼系統(tǒng)包括半導(dǎo)體激光器，光纖光譜儀，和多種可選光纖探頭和Raman應(yīng)用軟件。
拉曼光譜儀系統(tǒng)有量個基本型：1。低成本非冷卻型，分辨率25cm-1。2。高性能TE致冷型，分辨率10cm-1。
拉曼光譜儀系統(tǒng)特別適用于反應(yīng)過程監(jiān)控、產(chǎn)品識別、遙感，水溶液、凝膠體和其它介質(zhì)中高散射粒子的判定。拉曼光譜儀系統(tǒng)的光源也可以選擇50mW或100mW的532nm固體綠光激光器、氬離子激光器或HeNe激光器。

12．顏色混合及匹配
主要的應(yīng)用領(lǐng)域是印刷業(yè)、印染業(yè)和繪畫業(yè)。它的主要功能是創(chuàng)建一個新顏色與數(shù)據(jù)庫中的已知顏色進行比對并進行校正，也可以創(chuàng)建一個新顏色來與著色文件中的顏色進行比對。

13．材料（金屬/非金屬）成分檢測
LIBS（激光誘導(dǎo)熒光）技術(shù)是基于激光束聚焦到被測樣品上所產(chǎn)生的物質(zhì)電離過程，電子的再結(jié)合會發(fā)光，對該光譜進行分析研究可以得到被測物質(zhì)的成分。
LIBS技術(shù)最初是由美國Los Alamos國家實驗室的David Cremers研究小組在二十多年前發(fā)明的。從此以后，LIBS技術(shù)成功地被用于痕量元素的檢測和惡劣環(huán)境下的在線成分分析等應(yīng)用中。
根據(jù)所分析的元素不同，LIBS技術(shù)可以探測ppm到ppt級的含量。而且不需要對所測樣品進行預(yù)加工（如拋光，溶解等），可以分析固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)樣品。
LIBS是一款結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡便、分析結(jié)果準確的分析系統(tǒng)。它把高能激光束聚焦到樣品上，然后同軸收集產(chǎn)生的信號光，并用高分辨率、多通道、快觸發(fā)型光譜儀進行分析。

14．園藝測量
園藝測量光譜儀被開發(fā)用于測量溫室中可見光和近紅外光區(qū)域內(nèi)的光強度和光譜分布。
光的強度和光強的譜線分布是影響植物的生長和光合作用的非常重要的因素。對于光強度，可以通過經(jīng)由輻射校準過的準確地測量出光子數(shù)和其他參數(shù)，專門針對園藝學(xué)測量。光譜儀可以通過藍牙接口無線連接到遠程計算機。計算機可以用來控制溫室中濾光鏡的移動或者控制特殊的燈泡。

利用輝因科技獨創(chuàng)的的單波長紫外光源模塊、光電采集模塊、繼電器采集模塊、色譜工作站及嵌入式開發(fā)平臺集成的單波長檢測器，采用雙光路采集信號，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，為色譜分離純化領(lǐng)域提供簡單而準確的測量。該檢測器已成功應(yīng)用于黃曲霉毒素的檢測，黃曲霉毒素B1、B2、G1、G2總量檢出限分別為0.162μg/kg、0.108μg/kg、0.134μg/kg、0.083μg/kg，達到國標(biāo)《食品中黃曲霉毒素的測定 免疫親和層析凈化高效液相色譜法和熒光光度法（GB/T 18979-2003）》要求的檢出限1μg/kg。

二、檢測器設(shè)計

2.1 檢測器原理圖

2.2主要特點：

1）光源模塊：由于黃曲霉毒素激發(fā)波長360nm，發(fā)射波長420nm，特采用單波長紫外光源模塊對黃曲霉毒素進行檢測，將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。
2）光電采集模塊：
采集光源模塊傳輸?shù)碾娦盘柌⑦M行放大處理。
該模塊通過采用雙通道設(shè)計,可分接兩路. 在設(shè)計使用檢測器時, 一路可作為樣品, 一路作為參比信號.參比信號可抵消光源的熱波動；
數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性能達到100%；
采用TI的DDC可變數(shù)據(jù)積分AD芯片，可擴展性高；
強大的指令擴展功能, 可以根據(jù)分離制備需要調(diào)節(jié)輸出濾波參數(shù)及相關(guān)閥值；
USB通信，免驅(qū)動安裝。
3）色譜工作站：
收集光電采集模塊當(dāng)中的信號數(shù)據(jù)進行分析處理，連接計算機模塊。
具有6個采集通道(可實時采集)；
采用USB通信方式，免驅(qū)動安裝；
增加3路獨立串口，可以控制其它泵及檢測設(shè)備；
增加2路IO通斷檢測，可用于進樣檢測。
4）繼電器AD采集模塊
用于壓力信號的采集，經(jīng)模塊判斷后控制元件的自動開關(guān)，可用于進樣觸發(fā)等。
5）嵌入式開發(fā)平臺
連接色譜工作站及繼電器AD采集模塊，是整個檢測器的主控板，實現(xiàn)對各個模塊的運行控制。

三、案例分析–黃曲霉毒素檢測

3.1 方法來源
參考國標(biāo)：GB/T 18979-2003食品中黃曲霉毒素的測定 免疫親和層析凈化高效液相色譜法和熒光光度法

3.2 實驗數(shù)據(jù)
1） 標(biāo)準品譜圖
100μg/L的黃曲霉毒素B1，B2，G1，G2標(biāo)準品混合溶液檢測譜圖如下：

圖3.2.1 100μg/L黃曲霉毒素標(biāo)準溶液譜圖

2） 重現(xiàn)性

圖3.2.2 100μg/L黃曲霉毒素標(biāo)準溶液連續(xù)進樣3針重現(xiàn)性

3） 檢出限、定量限
依據(jù)噪聲值，按3倍信噪比，計算其理論檢出限，按10倍信噪比，計算其理論定量限。

2.1 檢測器原理圖

2.2技術(shù)特點：
1）光源模塊：由于三聚氰胺最大吸收波長為240nm，特采用240nm光源對三聚氰胺進行檢測，將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。
2）光電采集模塊：
采集光源模塊傳輸?shù)碾娦盘柌⑦M行放大處理。
該模塊通過采用雙通道設(shè)計,可分接兩路. 在設(shè)計使用檢測器時, 一路可作為樣品, 一路作為參比信號.參比信號可抵消光源的熱 波動；
數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性能達到100%；
采用TI的DDC可變數(shù)據(jù)積分AD芯片，可擴展性高；
強大的指令擴展功能, 可以根據(jù)分離制備需要調(diào)節(jié)輸出濾波參數(shù)及相關(guān)閥值；
USB通信，免驅(qū)動安裝。
3）色譜工作站：
收集光電采集模塊當(dāng)中的信號數(shù)據(jù)進行分析處理，連接計算機模塊。
具有6個采集通道(可實時采集)；
采用USB通信方式，免驅(qū)動安裝；
增加3路獨立串口，可以控制其它泵及檢測設(shè)備；
增加2路IO通斷檢測，可用于進樣檢測。
4）繼電器AD采集模塊
用于壓力信號的采集，經(jīng)模塊判斷后控制元件的自動開關(guān)，可用于進樣觸發(fā)等。
5）嵌入式開發(fā)平臺
連接色譜工作站及繼電器AD采集模塊，是整個檢測器的主控板，實現(xiàn)對各個模塊的運行控制。

三、案例分析– 三聚氰胺檢測
3.1. 方法來源
參考國標(biāo)：GB/T 22400-2008原料乳中三聚氰胺快速檢測 液相色譜法
3.2 實驗數(shù)據(jù)
1） 標(biāo)準品譜圖
5mg/L的三聚氰胺標(biāo)準品譜圖如下：

圖3.1 5mg/L三聚氰胺標(biāo)準溶液譜圖

2） 重現(xiàn)性
5mg/L的三聚氰胺標(biāo)準品連續(xù)3次進樣重現(xiàn)性結(jié)果：

圖3.2 5mg/L標(biāo)準溶液連續(xù)進樣3針重現(xiàn)性

表3.1 5mg/L標(biāo)準溶液連續(xù)進樣3針重現(xiàn)性數(shù)據(jù)

3） 標(biāo)準曲線
高濃度三聚氰胺標(biāo)準工作曲線
配置濃度分別為0.20、0.50、2.00、5.00、20.0、50.0mg/L的三聚氰胺標(biāo)準溶液。將以上5種標(biāo)準溶液按照濃度由低至高進樣：

圖3.3 按GB/T 22400-2008法高濃度標(biāo)準曲線

所得標(biāo)準曲線方程為：
Y=41.81x-3.741，其R值為0.9992。

4） 加標(biāo)回收率
選取添加濃度2 mg/kg和10 mg/kg，每個濃度分別加標(biāo)兩次，測試加標(biāo)回收率和相對標(biāo)準偏差。

圖3.4 加標(biāo)測試結(jié)果

表3.2加標(biāo)回收結(jié)果

5)檢測限、定量限
依據(jù)噪聲值，按3倍信噪比，計算其理論檢出限，按10倍信噪比，計算其理論定量限。