Espectrómetro multicanalÉ um dispositivo-chave no campo da medição e análise óptica, que combina tecnologia óptica e eletrônica avançada para obter informações espectrais de substâncias com eficiência energética e precisão, desempenhando um papel importante em muitas indústrias. Ele é analisado com base nas propriedades de absorção, emissão ou dispersão de diferentes comprimentos de onda da matéria. O sistema óptico incorporado ao instrumento divide primeiro a luz composta emitida pela fonte de luz em luz monocromática ordenada em ordem de comprimento de onda, e o detector multicanal pode simultaneamente detectar e converter sinais ópticos de diferentes comprimentos de onda, transformando o sinal óptico em sinal elétrico e obter dados espectrais através do sistema de processamento de dados.
Espectrómetro multicanalSuas funções centrais giram em torno de "acesso rápido a informações de todo o espectro", que podem ser divididas em vários aspectos principais:
1, espectroscopia de luz composta e detecção paralela de comprimentos de onda múltiplos
Essa é a função mais básica do espectrômetro multicanal.
Primeiro, a luz composta que contém vários comprimentos de onda é decomposta em luz monocromática ordenada em ordem de comprimentos de onda por meio de um sistema de espectroscopia (por exemplo, raster, prisma);
Reutilize uma matriz de detectores multicanal (como CCD, PDA) para capturar sinais ópticos de diferentes comprimentos de onda simultaneamente, sem a necessidade de alternar os comprimentos de onda através de varredura mecânica como um espectrómetro de canal único, o que permite obter dados espectrais em toda a banda em um tempo extremamente curto (de milissegundos a segundos).
Por exemplo, ao detectar o espectro de absorção de uma solução, a intensidade de absorção de todos os comprimentos de onda na faixa ultravioleta visível (200-800 nm) pode ser obtida de uma só vez, em vez de varredura ponto a ponto, aumentando significativamente a eficiência.
Análise de propriedades espectrais e detecção qualitativa/quantitativa de substâncias
A análise das propriedades químicas ou físicas das substâncias através da análise dos dados espectrais coletados é a função central de sua aplicação.
Análise qualitativa: cada substância apresenta picos de absorção, emissão ou reflexão característicos em comprimentos de onda específicos devido à estrutura molecular, vibração de ligações químicas e outras propriedades (por exemplo, picos de absorção ultravioleta de matérias orgânicas, picos de emissão característicos de íons metálicos). A composição da substância pode ser avaliada comparando o espectro da amostra com a "impressão digital espectral" da substância padrão. Por exemplo, o espectro de Raman é usado para identificar a estrutura molecular de diferentes polímeros.
Análise quantitativa: de acordo com a Lei de Lambert-Beer, a intensidade de absorção/emissão de uma substância para um comprimento de onda específico é proporcional à sua concentração. Medindo a intensidade da luz do comprimento de onda característico, a concentração do componente alvo na amostra pode ser calculada em combinação com a curva padrão. Por exemplo, detectar a concentração de íons de metais pesados na água, o conteúdo de pigmentos em alimentos, etc.
Monitoramento dinâmico de processos e captura rápida de mudanças
Devido à "paralelidade" da detecção multicanal, o instrumento pode acompanhar em tempo real os sinais espectrais que mudam ao longo do tempo e é adequado para o estudo de processos dinâmicos rápidos.
Por exemplo:
Dinâmica das reações químicas: monitoramento das mudanças espectrais dos reatores / produtos durante a reação, análise das taxas e mecanismos da reação;
Monitoramento de processos biológicos: características espectrais que acompanham mudanças em tempo real no metabolismo celular, dobramento de proteínas e outros;
Monitoramento on-line industrial: detecção rápida de indicadores espectrais do produto na linha de produção (por exemplo, turbidez da bebida, pureza do plástico) para o controle de qualidade em tempo real.
Análise sincronizada de vários parâmetros
Os parâmetros ópticos de amostras em várias bandas podem ser obtidos simultaneamente para a fusão de informações multidimensionais.
Por exemplo, na análise de materiais, é possível detectar a absorção ultravioleta da amostra (refletindo o salto eletrônico) e obter a refletidão da área visível (refletindo as propriedades da cor) em simultâneo ou combinar a análise do espectro infravermelho com a função molecular para caracterizar as propriedades do material de forma mais abrangente.
Detecção de sinais fracos e análise de alta sensibilidade
Através da otimização do sistema óptico (por exemplo, redução da dispersão da luz), do equipamento de detectores de alta sensibilidade (por exemplo, CCD de refrigeração) e de circuitos de amplificação do sinal, é possível capturar sinais de luz fracos (por exemplo, fluorescência, dispersão de Raman).
Esta funcionalidade permite que ele seja aplicado em cenários com alta sensibilidade, como a detecção de substâncias em traços (por exemplo, poluentes de grau ppb no ambiente) e a imagem de marcadores de biofluorescência (por exemplo, rastreamento de substâncias em traços intracelulares).