【摘要】：智能手機(jī)的普及和人們對(duì)于健康、環(huán)境的關(guān)注和高效生活的追求,推動(dòng)了大量基于智能手機(jī)的研究成果的發(fā)表,甚至是商用產(chǎn)品的出現(xiàn)。本文提出了一種智能手機(jī)光纖光譜儀的方案,利用細(xì)芯光纖作為入射光纖,得到的波長(zhǎng)分辨率在可見(jiàn)光范圍內(nèi)高達(dá)0.5nm。該光譜儀所有的光學(xué)元件都封裝在了一個(gè)60mm*42mm*17mm的3D打印技術(shù)制作的外殼里面,具有結(jié)構(gòu)緊湊、便捷靈活以及成本低廉的特點(diǎn)。本文還介紹了細(xì)芯光纖多模干涉儀的傳感理論,分析了其溫度、壓力和折射率傳感的原理,并使用軟件建立了仿真模型,針對(duì)可見(jiàn)光波段的透射光譜進(jìn)行了優(yōu)化。在實(shí)驗(yàn)階段,采用實(shí)時(shí)光譜測(cè)量的濕法腐蝕裝置制作了性能增強(qiáng)的細(xì)芯光纖多模干涉儀,分別使用提出的智能手機(jī)光纖光譜儀和商用的光譜儀對(duì)其進(jìn)行了折射率傳感實(shí)驗(yàn),得出在折射率高于1.4時(shí)具有較高的靈敏度。兩者的測(cè)量結(jié)果具有較高的一致性,說(shuō)明了基于智能手機(jī)的折射率傳感器的可行性。最后,我們將上述傳感器集成到了微流控芯片中,介紹了微流控芯片的制作方法和傳感器的封裝過(guò)程,從而可以進(jìn)一步擴(kuò)展到生物和化學(xué)傳感等應(yīng)用中。
【圖文】：

綠光激光器照射樣品溶液，產(chǎn)生的熒光通過(guò)光纖導(dǎo)入到光譜儀裝置，可以檢測(cè)到某種特逡逑定的ｍｉｃｒｏＲＮＡｓ分子。以上兩種光譜儀結(jié)構(gòu)比較類似，分光元件都采用透射式光柵，逡逑分辨率分別可以徸到0．３３３ｎｍ和０．３３８ｎｍ。如圖１．２所示，經(jīng)典的透射式光柵組成的智逡逑能手機(jī)光譜儀通常包含一個(gè)小孔、準(zhǔn)直鏡、柱透鏡以及光柵。２０１６年，Ｚｈａｎｇ等在光譜逡逑儀的結(jié)構(gòu)上做了改變，引入了雙功能的色散光學(xué)元件一Ｇ－Ｆｒｅｓｎｅｌ器件，，實(shí)現(xiàn)了對(duì)牛逡逑血清白蛋白的濃度檢測(cè)。Ｇ－Ｆｒｅｓｎｅｌ器件的特點(diǎn)是可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)線性光柵的色散和菲涅逡逑耳透鏡的聚焦作用，從而使光譜儀更加徵型化，但是在分辨率方面只有１．３到２．１ｎｍ。逡逑Ｂ逡逑

產(chǎn)品通常集成度高和功能強(qiáng)大，并且被設(shè)計(jì)和包裝成獨(dú)立的設(shè)備。借助于無(wú)線通訊技術(shù)，逡逑例如藍(lán)牙，ＷＩＦＩ等，這些新型產(chǎn)品可以和智能手機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步。例如，Ｑｌｏｕｄｌａｂ公逡逑司推出的血液測(cè)量系統(tǒng)（圖１．４（ａ））可以測(cè)量血壓，血脂以及葡萄糖濃度［２４］；邋Ｔｙｔｏｃａｒｅ公逡逑司的ＴｙｔｏＨｏｍｅ系列產(chǎn)品（圖１．４（ｂ））可以測(cè)量體溫、心跳等自我疾病檢查，還能實(shí)現(xiàn)醫(yī)逡逑生的遠(yuǎn)程聽(tīng)診等功能［２５］。更為重要的是，智能手機(jī)光譜儀也開(kāi)始出現(xiàn)在人們的生活中。逡逑ＴｅｌｌＳｐｅｃ是一款拉曼光譜技術(shù)的微型光譜掃描儀圖１．４（ｃ））。當(dāng)按住機(jī)身上的按鈕，逡逑其會(huì)向待測(cè)食物發(fā)出一束５ｍＷ低功率激光，并利用內(nèi)置光譜儀對(duì)反射回來(lái)的激光進(jìn)行逡逑測(cè)量，隨后會(huì)將數(shù)據(jù)通過(guò)智能手機(jī)上傳至云端，服務(wù)器利用其分析引擎獲取食物中的成逡逑分，最終將結(jié)果傳回。利用ＴｅｌｌＳｐｅｃ可以分析食物中的營(yíng)養(yǎng)成分。由ＣｏｎｓｕｍｅｒＰｈｙｓｉｃｓ逡逑公司研發(fā)的ＳＣｉＯ光譜儀（圖１．４（ｄ））是另一款類似的光譜儀，能夠掃描各種材料的分子信逡逑息
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TH744;TP212

【參考文獻(xiàn)】

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1 陳曦;史江一;楊禮;王斐斐;劉艷陽(yáng);;500萬(wàn)像素手機(jī)攝像頭優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];中國(guó)科技論文;2015年05期

2 牛秀蘭,董兆寰;閃耀光柵衍射的光強(qiáng)度分布[J];阜陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1994年02期

本文編號(hào)：2607976