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Lambda 950用于生物傳感器-手機IR孔透射率測試

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【概述】

生物傳感器是一種對生物質敏感并將其濃度或特征信息轉化為電信號進行檢測的儀器,具有選擇性好、靈敏度高、分析速度快的特點。隨著智能設備的興起,生物傳感器在人類日常生活中發揮的作用日益顯著,例如人臉識別、語音識別、指紋識別等等,通過感應人體身體的變化來控制儀器。手機IR孔便是眾多生物傳感器中的一種,通過感應人體的紅外線變化,控制手機的屏幕,讓手機更加智能化的為人類服務。手機IR孔其實是指手機上面紅外線測試孔,一般在手機正上方,外觀為一個黑色圓孔。

       手機IR孔其實是一個距離傳感器,利用感應生物體紅外線(IR)來實現距離的感應。當我們拿起手機貼在耳朵旁接聽電話時,這個時候手機屏幕會自動黑屏,避免因勿碰而隨機撥出電話或者啟動某個應用程序。當手機離開耳朵時,手機屏幕又會自動變亮,可以正常操作手機。這主要是通過感應人身體的發出的紅外線來實現,這就需要手機IR孔能通過紅外線,同時不透過紫外線及可見光,通過光線的變化來控制屏幕的亮度。

       在手機IR孔生產過程中,需要測試IR孔不同波長的透過率便于質控。一般選用550nm、850nm和940nm幾個測試波長位置。歐美標準一般測試550nm和850nm兩個波長的透過率,而日韓標準一般選用550nm和940nm兩個波長的透過率。一般質控要求手機IR孔850nm處的透光率達到80%以上,550nm處透過率低于15%,這樣才能使手機IR孔能感受到紅外線的變化,同時又不受可見光的干擾。

【實驗/設備條件】

PerkinElmer Lambda 950紫外可見近紅外分光光度計,150mm高反射率Spectralon涂層積分球,儀器見圖1。

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圖1   Perkinelmer Lambda 950紫外分光光度計

樣品一般為片狀小孔,測試樣品反射時,除了鏡面反射,還會存在大量漫反射信號;測試樣品透射時,除了垂直透射信號,也會存在大量散射信號。若采用標準檢測器時,只能收集其中一部分光,無法檢測到散射信號,測試結果不準確。此時采用積分球檢測器,可以收集樣品反射或者透射所有光譜信號,測試結果更加準確,見圖2。

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圖2標準檢測器(上)和積分球檢測器(下)測試光路圖

對于紫外積分球檢測器,其內壁涂層以及積分球尺寸直接影響到測試效果。常見積分球內壁涂層有氧化鎂、硫酸鋇、特氟龍涂層,其中氧化鎂和硫酸鋇涂層反射率低,長期穩定性差,無法解決長期使用后發黃變性的問題。圖3可以看出氧化鎂和硫酸鋇涂層在1600nm以上反射率低,不適用此近紅外波段測試。而PerkinElmer積分球檢測器采用特氟龍涂層,光反射率高,全波段反射率波動不大,長期穩定性好。另外積分球孔徑越大,入射光窗口/內表面積比越小,即開孔率越小,光損失越小,測試效果更佳。PerkinElmer 150mm特氟龍涂層積分球,反射率高,測試結果更加準確。

image.png圖3積分球不同涂層反射率光譜圖

PerkinElmer Lambda 950雙光束紫外-可見分光光度計采用150mm內徑特氟龍涂層積分球檢測器,光反射率高,長期穩定性好,不會出現變黃變性的問題;同時積分球開孔率小,光損失小,測試結果更加準確。該儀器雙光束、雙單色器設計,超低雜散光,雜散光僅為0.00007% T,波長準確度及精密度高,最大測試吸光度為8A(OD 8),樣品測試結果更加準確,儀器光路圖見圖4。

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圖4  PerkinElmer Lambda紫外-可見分光度計儀器及積分球

【實驗/操作方法】

測試條件

測試波長:1000-400nm;波長間隔5nm,積分時間0.3S,測試透射率T%。

測試過程

測試時,無需前處理,掃面空氣背景后,將樣品固定在儀器入射口,測試樣品400-1000nm下透射曲線,得到樣品在不同波長下的透射率值,譜圖見圖5。同一樣品多次測試,其透射率曲線完全重合,儀器測試重復性高,穩定性好,譜圖見圖6。

【實驗結果/結論】


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圖5手機IR孔測試譜圖

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圖6手機IR孔3次測試譜圖

結論

PerkinElmer Lambda系列分光光度計配置150mm積分球檢測器,具有測試準確、操作簡單等優勢;積分球檢測器采用特氟龍材質涂層,反射率高、光能量損失小,測試準確性及穩定性高;特氟龍涂層化學穩定性好,長期不老化,不怕酸堿;150mm積分球開孔率小,測量精度高。

【儀器/耗材清單】

PerkinElmer Lambda 950紫外可見近紅外分光光度計

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