研究人员开发出具有光谱仪功能的近红外传感器14-01-2022 | | 经过罗宾·米切尔   最近，来自 TU/e 的研究人员已经能够将一种近红外传感器小型化，该传感器可以从食物和液体中获取准确的化学读数。光谱仪带来了哪些挑战，研究人员创造了什么，未来如何使用？

光谱仪带来了哪些挑战？

光谱仪是令人着迷的技术，但它们的工作原理有些微不足道。

简单的说， 每种化合物都有自己独特的光谱，这意味着它将吸收和发射特定波长的光。如果白光照射到化合物上，产生的反射光被分离（例如，使用棱镜），光谱中会出现暗线，这种图案是该化合物独有的。

类似地，化合物也可以发光，并且这种光的光谱将包含化合物发光频率处的亮线。这也是该化合物所独有的，因此只需查看其光谱即可识别该化合物。

这种技术通常用于需要确定未知溶液含量的化学中，但它也可以用于天文学来识别遥远恒星的含量。此外，光谱仪可用于食品工业，以确定食品的营养价值。近红外光谱和确定动物的健康食物的来源。牛奶是可以用近红外光谱仪检查以确定其营养和奶牛健康状况的食品的典型示例。

然而，光谱仪面临着阻碍其在应用中使用的多重挑战。首先是它们是复杂的设备，需要专家接受培训并解释结果。第二个挑战是它们价格昂贵，限制了它们在研究实验室和高科技行业的使用。

第三个挑战是它们的反应性大尺寸，使它们无法安装在移动和工厂现场。这样的第二个可以在静态生产设施中使用，但在农场环境中加入一个是不可能的。

研究人员创造了一种微型近红外传感器

最近，来自 TU/e 的研究人员有 开发了一种小型近红外传感器，可用于某些光谱仪应用. 新设备包含 16 个不同的传感器，在近红外光谱中具有灵敏度，这些传感器协同工作以帮助创建具有光谱仪功能的实用近红外传感器。

传感器设计由多层银、金和 InGaAs 组成，全部位于硅基板的顶部。虽然典型的光传感器获取物理传感器读数并通过光学指纹将其传递以重建光谱，但新传感器取消了这种光谱重建，这有助于简化传感器的设计。

证明传感器的能力是由 分析不同食物的营养价值，包括牛奶. 由此产生的实验显示了允许传感器用于现代商业应用的准确度水平。

“我们使用传感器来测量包括牛奶在内的许多材料的营养特性。我们的传感器在预测牛奶中的脂肪含量方面提供了与传统光谱仪相当的准确度。然后我们使用传感器对不同类型的塑料进行分类。”

未来如何使用这样的传感器？

使用微型传感器分析材料并确定其成分的能力可以为智能设备开启新的环境意识。如果集成到智能手机或智能手表中，用户可以识别食品和饮料的质量，并确定饮料是否可以安全饮用以及它们将获得什么营养价值。

用户还可以利用传感器正确识别可能被混淆的药物。虽然药物通常具有识别号和颜色编码，但药丸通常看起来很相似，尤其是那些视力不佳的药丸。因此，近红外传感器可能对盲人和需要帮助识别消耗品的人有益。

据称，研究人员开发的传感器已准备好进行商业化。如果围绕该传感器的宣传是合理的，那么预计在不久的将来会看到近红外传感器。