マルチチャネル分光計光学測定と分析分野の重要な設備であり、それは先進的な光学と電子技術を融合し、g効果、正確に物質のスペクトル情報を取得することができ、多くの業界で重要な役割を果たしている。それは物質に基づいて異なる波長光の吸収、発光または散乱特性を分析する。機器内蔵の光学系はまず光源から発せられる複合光を波長順に配列された単色光に分解し、多チャンネル検出器は同時に異なる波長の光信号を検出し、変換し、光信号を電気信号に変換し、データ処理システムを経てスペクトルデータを得ることができる。
マルチチャネル分光計その核心機能は「全スペクトル情報を迅速に取得する」ことを中心に展開され、具体的には以下のいくつかの主要な方面に分けることができる:
1、複合光の分光と多波長並列検出
これは多チャンネル分光分光計の最も基本的な機能である。
まず、複数の波長を含む複合光をグレーティング、プリズムなどの分光システムによって波長順に配列された単色光に分解する、
CCD、PDAなどの多重チャネル検出器アレイを再利用して、異なる波長の光信号を同時に収集し、単一チャネル分光計のように機械的走査によって波長を切り替える必要がないため、極めて短時間(ミリ秒から秒級)で全帯域のスペクトルデータを得ることができる。
例えば、ある溶液の吸収スペクトルを検出する際、スポットスキャンではなく、紫外−可視帯域(200〜800 nm)内のすべての波長の吸収強度を一度に得ることができ、効率を大幅に向上させることができる。
2、スペクトル特性分析と物質定性/定量測定
採集したスペクトルデータを解析することにより、物質の化学又は物理特性分析を実現し、その核心応用機能である。
定性分析:各物質は分子構造、化学結合振動などの特性により、特定の波長に特徴吸収、発光または反射ピーク(有機物の紫外吸収ピーク、金属イオンの特徴発光ピークなど)を示す。サンプルのスペクトルと標準物質の「スペクトル指紋」を比較することで、物質成分を判断することができる。例えば、ラマン分光法を用いて異なるポリマーの分子構造を識別する。
定量分析:「ランベルト・ビルの法則」に基づいて、物質は特定の波長光の吸収/発光強度にその濃度に比例する。特徴波長の光強度を測定することにより、標準曲線と結合してサンプル中の目標成分の濃度を計算することができる。例えば、水中の重金属イオン濃度、食品中の色素含有量などを検出する。
3、動的過程のモニタリングと急速な変化の捕捉
マルチチャネル検出の「並列性」のため、計器は時間とともに変化するスペクトル信号をリアルタイムで追跡することができ、高速動的過程の研究に適している。
例えば
化学反応動力学:反応過程における反応物/生成物のスペクトル変化を監視し、反応速度とメカニズムを分析する、
生物過程モニタリング:細胞代謝、蛋白質折りたたみなどのリアルタイム変化を追跡するスペクトル特徴、
工業オンラインモニタリング:生産ラインで製品のスペクトル指標(例えば飲料の濁度、プラスチックの純度)を迅速に測定し、リアルタイム品質制御を実現する。
4、マルチパラメータ同期分析
複数の帯域におけるサンプルの光学パラメータを同時に取得し、多次元情報融合を実現することができる。
例えば、材料分析において、サンプルの紫外吸収(電子遷移を反映)を検出することができ、同時に可視領域反射率(色特性を反映)を取得することができ、あるいは赤外スペクトルを結合して分子官能基を分析することができ、それによって材料特性をより全面的に特徴づけることができる。
5、微弱信号検出と高感度解析
迷光の低減などの光学系の最適化、冷却CCDなどの高感度検出器、信号増幅回路の搭載により、微弱な光信号(蛍光、ラマン散乱など)を捕捉することができる。
この機能は、環境中のppb級汚染物質などの微量物質検出、細胞内の微量物質追跡などの生体蛍光マーカーイメージングなどの感度要求の高いシーンに応用することができる。