[发明专利]一种胆甾相液晶胶囊微型光谱仪及其使用方法

说明书

本发明属于测量仪器技术领域，是一种胆甾相液晶胶囊微型光谱仪及其使用方法，该微型光谱仪包括核心器件，将核心器件置于光学显微镜的焦点处，用外加光源入射核心器件，其中核心器件包括激光诱导石墨烯条带和置于其中心位置的胆甾相液晶胶囊，该光谱仪将胆甾相液晶胶囊分散在硅油匹配液中，然后将胆甾相液晶胶囊放置在制备好的激光诱导石墨烯条带的中心位置，基于胆甾相液晶胶囊的热致变色特性和激光诱导石墨烯在外置偏压时能产生焦耳热的特性，改变胆甾相液晶胶囊的反射信息。该胆甾相液晶胶囊微型光谱仪短小精悍，成本低廉，具有很高的灵敏度，能够实现快速响应。

技术领域

本发明属于测量仪器技术领域，是一种胆甾相液晶胶囊微型光谱仪及其分析方法。

背景技术

人类对光谱最早的研究可以追溯到十七世纪英国物理学家Newton用玻璃三棱镜把太阳光分解成了七色光。十九世纪六十年代G.R.Kirchhoff和R.W.Bunsen设计制造了一种分光装置，这个装置就是世界上第一台光谱仪器，建立了光谱分析的初步基础。

光谱仪(Spectrometer)可以应用在生物化学传感、材料分析、高光谱成像和光源表征等众多领域，是科学和工业研究中最强大、应用最广泛的表征工具之一。传统台式实验室光谱仪主要分为两大类，第一类是基于光栅分光的光谱仪。第二类是利用迈克尔逊干涉仪的光谱仪。这些台式实验室光谱仪系统能够实现超精细分辨率和宽光谱范围，同时也具有高昂的价格和大量笨重的光学元件。

在许多情况下，使用光谱仪的目标是迅速识别光谱特征而不是获得准确的相对计量，例如在即时健康监测和海洋科学研究等应用场景中，重要的是获得即时的现场结果，而不是将样品运输到实验室进行超高分辨率分析。传统台式实验室光谱仪在这些应用场景中并不能很好的发挥其作用，因此各种能够手持的移动便携式微型光谱仪开始逐渐问世。

微光谱仪的普遍思路是在尺寸和性能之间做出取舍，放弃大量传统元件以减小仪器的尺寸，微光谱仪的分辨率、动态范围、信噪比等方面会因此而受到影响。但目前微光谱仪依然存在体积过大、成本高且灵敏度低和响应速度慢的缺陷，无法适用于特定的场景包括农产品的测量、智能手机的设备、无人机的光谱成像的设备等。

发明内容

为了解决现有技术中存在的微光谱仪体积过大、成本高且灵敏度低和响应速度慢的缺陷，本发明提供了一种胆甾相液晶胶囊微型光谱仪及其使用方法，该胆甾相液晶胶囊微型光谱仪短小精悍，成本低廉，具有很高的灵敏度，能够实现快速响应。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明是一种胆甾相液晶胶囊微型光谱仪，包括核心器件，将核心器件置于整套显微装置的光学显微镜的焦点处，用外加光源入射核心器件，其中核心器件包括激光诱导石墨烯条带和置于激光诱导石墨烯条带中心位置的胆甾相液晶胶囊，胆甾相液晶胶囊为温敏球形颗粒，将温敏球形颗粒的胆甾相液晶胶囊分散在甲基硅油匹配液中，就形成了液晶溶液，胆甾相液晶胶囊通过PVC软管蘸取液晶溶液涂在激光诱导石墨烯条带的中心位置，激光诱导石墨烯条带的左右两端分别粘贴导电胶带，左右两侧的导电胶带用导线连接到直流稳压电源控制加热激光诱导石墨烯条带，改变激光诱导石墨烯条带上的胆甾相液晶胶囊的反射信息。

本发明的进一步改进在于：整套显微装置由光学显微镜、工业相机和显示器组成，胆甾相液晶胶囊的变色情况由光学显微镜探测并通过显示器呈现。

本发明的进一步改进在于：胆甾相液晶胶囊微型光谱仪的核心器件的制备方法为：使用激光器在聚酰亚胺薄膜上进行激光烧蚀，制作长20mm、宽为0.1mm的激光诱导石墨烯条带，将胆甾相液晶胶囊分散在甲基硅油匹配液中，形成液晶溶液，通过PVC软管蘸取液晶溶液涂在激光诱导石墨烯条带上的中心位置。

本发明是一种胆甾相液晶胶囊微型光谱仪的使用方法，包括如下步骤：

步骤1：将核心器件置于光学显微镜的焦点处；