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高光譜熒光技術在枸杞新鮮判別的應用
瀏覽次數:2927發(fā)布日期:2020-02-18

基本原理:

      熒光是一種光致發(fā)光的冷發(fā)光現象。當某種常溫物質經特定波長的入射光照射,其分子吸收光能后從基態(tài)進入激發(fā)態(tài),并且立即退激發(fā)并發(fā)出出射光,原理如圖所示。通常出射光的波長比入射光的波長更長,且多處于可見光波段。

       系統(tǒng)使用高靈敏度、高信噪比、高像素Scoms相機作為探測單元,使用高光譜分辨率的透射式光柵光譜儀,結合消色差成像鏡頭、內置推掃成像結構、內置調焦結構、內置Shutter等單元完成采集系統(tǒng)的集成。大功率的氙燈光源作為系統(tǒng)進行熒光信號檢測的光源體,配合光波導、激發(fā)濾光片、勻光棒、反射鏡等結構完成樣品激發(fā)光的傳送,樣品在激發(fā)光的作用下會產生相應的熒光(發(fā)射)信號,在高光譜相機前端設計有熒光濾光片,這樣熒光信號終被高光譜相機收集到,通過處理分析建模等處理后可獲取需要的熒光光譜和圖像。

測試條件:

高光譜成像儀系統(tǒng):光譜范圍:400-1000nm,光譜分辨率:3nm,光譜通道:176Bands;積分時間400ms。

激發(fā)光源波長:365nm紫外燈光源,功率100W/個,總功率100W;

疑似熒光信號(范圍):450nm附近;

 

圖1  高光譜熒光系統(tǒng)

 

圖2  不同顏色新鮮枸杞

 

圖3  不新鮮枸杞(包括半新鮮、干、腐爛等)

先分析干枸杞與變腐枸杞

 

圖4  不同情況下干枸杞的熒光光譜

從圖4可知:

1、干枸杞熒光信號也分布在455nm附近,與新鮮枸杞比較,在550nm附近沒有波峰,而且整個光譜都隨著新鮮的程度其光譜曲線逐漸下降;

2、干的程度越多,熒光信號越弱。

 

圖5 高光譜熒光下的干枸杞

再分析新鮮與半新鮮枸杞

 

圖6 新鮮與半新鮮枸杞熒光光譜

從圖6可知:

1、新鮮枸杞的熒光主波峰在455nm左右,而且新鮮的枸杞在550nm附近也會有一個波峰存在,這個波峰是否和葉綠素等信息有關?

2、半信息枸杞的熒光主波長位置和新鮮的保持一致(455nm附近),但在500nm以后與新鮮的枸杞比較起來,可能和新鮮的程度有關聯,從500nm后的光譜信號曲線逐漸下降,新鮮度高的比新鮮度低的在500-600nm之間的信號會高一些;

3、腐爛枸杞的熒光波峰還是在靠近455nm,但與新鮮和半新鮮的比較起來,在400-450nm之間,其腐爛類的信號明顯低于新鮮和半新鮮的。

 

圖7 新鮮與半新鮮枸杞的熒光分布圖

 

圖8 干枸杞、新鮮枸杞、半新鮮枸杞以及不同顏色的枸杞的光譜曲線

 

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