高光譜熒光測試系統(tǒng)基本原理：
熒光是一種光致發(fā)光的冷發(fā)光現(xiàn)象。當某種常溫物質(zhì)經(jīng)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(jié)合消色差成像鏡頭、內(nèi)置推掃成像結(jié)構(gòu)、內(nèi)置調(diào)焦結(jié)構(gòu)、內(nèi)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(dǎo)、激發(fā)濾光片、勻光棒、反射鏡等結(jié)構(gòu)完成樣品激發(fā)光的傳送，樣品在激發(fā)光的作用下會產(chǎn)生相應(yīng)的熒光（發(fā)射）信號， 在高光譜相機前端設(shè)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。
熒光成像技術(shù)檢測的響應(yīng)激發(fā)光源、波段和熒光發(fā)射波段
| 分類 | 檢測對象 | 光源類型 | 激發(fā)波段、波長/nm | 發(fā)射波段、波長/nm |
| 葉片 | 煙草葉片 | 氙燈 | 355 | 440、520、690、740 |
| 甜菜葉片 | 氙燈 | 340 | 440、520、690、740 | |
| 蘋果葉片 | 鹵素燈 | 520、550 | 650 | |
| 向日葵葉片 | 鹵素燈 | 紫外、藍光 | 610、685、735 | |
| 煙草葉片 | LED | 455 | 505~560、690 | |
| 柑橘葉片 | LED | 紫外、藍光 | 550、690 | |
| 柑橘葉片 | LED | 紫外、紅、綠、藍光 | 黃、紅、遠紅外 | |
| 煙草葉片 | LED | 470 | 650 | |
| 柑橘葉片 | LED | 365、445、470、530 | 570、610、690、740 | |
| 蘋果葉片 | LED | 455 | 618 | |
| 柑橘葉片 | 激光 | 532 | 680~712、712~750 | |
| 柑橘葉片 | 激光 | 532 | 680~712、712~750 | |
| 柑橘葉片 | 激光 | 473 |
| |
| 小麥葉片 | 激光 | 337 | 370~800 | |
| 果實 | 蘋果 | 閃光燈 | 紫外（≤340） | 440、520、690、740 |
| 蘋果 | LED | 藍光 | 紅、遠紅外 | |
| 葡萄 | LED | 紫外、紅、綠 | 藍綠、紅、遠紅 | |
| 臍橙 | LED | 紫外 | 綠 | |
| 臍橙 | LED | 365 | 530~550 | |
| 蘋果 | 激光 | 337 | 350~820 |
高光譜相機參數(shù)：
| 名稱 | 指標描述 |
| 光譜儀 | 透射式光柵（PGP）結(jié)構(gòu) |
| 光譜范圍 | 350nm-1000nm |
| 光譜分辨率 | 2.8nm |
| 光譜采樣間隔 | 0.55nm(mean) |
| 光譜儀狹縫寬度 | 30μm |
| Shutter | 內(nèi)置 |
| 探測器 | Rolling & True global Shutter |
| 1.2 e- read noise | |
| 0.14 e - /p/sec dark current | |
| 100 fps(Max) | |
| 25,000:1 dynamic range Maximum | |
| 像素尺寸：6.5 μm x 6.5 μm | |
| 像素大小：2048x2048 | |
| 60% QE from Zyla 4.2 | |
| 探測器類型：SComs | |
| Cooling options – standard Zyla 4.2 camera air cools to 0º at up to +35º ambient. | |
| 相機讀出位數(shù)：12-bit or 16-bit | |
| 相機接口類型：Camera Link/USB3.0 | |
| Maximum Quantum efficiency：60% | |
| 成像鏡頭 | 消色差可見-近紅外定焦鏡頭，光譜范圍：350nm- 1000nm； |
| 硬件配置 | 內(nèi)置控制主板、微型處理器、電池、二維精密電控位移系統(tǒng)、輔助攝像頭等 |
| 軟件 | 自主開發(fā)：控制、采集、分析處理等；數(shù)據(jù)兼容第三方；提供二次開發(fā) |
系統(tǒng)參數(shù)：
| 主要部件 | 主要技術(shù)指標和功能 | ||
| 1 | 暗箱 | 外觀尺寸 | 80cmx80cmx100cm |
| 樣品臺尺寸 | 30cmx30cmx40cm | ||
| 2 | 光源 | 反射光源 | 數(shù)量：4個； 功率：50W/個； 光譜范圍：350nm~2500nm； 對樣品可進行反射光譜測試。 |
| 氙燈光源 | 數(shù)量：1個； 功率：150W； 光譜范圍：300nm~1100nm； 對樣品可進行熒光光譜測試。 | ||
| 3 | 附件 | 激發(fā)濾光片 | 長波通玻璃彩色濾光片： 紫外光，可見光和紅外光通過范圍； 可見光能被用做彩色帶通濾光片；長波通濾光片在短波區(qū)域的透射率很低（截止帶）而在長波區(qū)域則有這很高的透射率（通帶）。 340、370、390、628、697nm等 300~1000nm可選 |
| 發(fā)射（熒光） 濾光片 | 熒光帶通濾光片： 通用熒光波長 透射率>93% 截止率>OD6 熒光帶通濾光片非常適用于熒光成像應(yīng)用。 其通帶具有> 93％的透射率，截止帶光密度可達OD6，常用于光譜儀，臨床化學(xué)應(yīng)用以及生物技術(shù)儀器。濾光片基片為熔融石英材料，表面用離子濺射工藝鍍加硬膜，采用黑色陽極氧化鋁環(huán)進行封裝。 400、455、550、645、720nm等 300-1000nm可選 | ||
| 光纖（光波導(dǎo)） | 1.5米長光波導(dǎo)，多模光纖傳導(dǎo)方式， | ||
| 勻光棒&反射鏡 | 氙燈光源輸出的光經(jīng)過光波導(dǎo)的傳遞進入激發(fā)濾光片后再進入到勻光棒中，使得光源光斑照射區(qū)域光照均勻*，再經(jīng)過反射鏡的反射，照射到樣品上。 | ||
| 4 |
| 輔助監(jiān)控 | 熒光測試時，系統(tǒng)需要*密閉的暗環(huán)境下測試，通過輔助攝像頭可以實時監(jiān)控暗箱內(nèi)部情況下。 |
| 軟件功能 | 采集控制、友好的參數(shù)設(shè)置界面、自動曝光、自動調(diào)焦、自動速度匹配、手動參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)預(yù)處理、輔助功能、輻射度、均勻性、鏡頭、反射率、區(qū)域校準等； | ||
高光譜熒光測試系統(tǒng)實驗案例：
測試芒果樣品在添加羅丹明-B 熒光試劑，使用氙燈作為激發(fā)光源，390nm 的激發(fā)濾光片、550nm 的熒光濾光片，利用高光譜熒光系統(tǒng)獲取到的熒光圖像、熒光光譜；反射圖像、反射光譜。
