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高光谱荧光测试系统在枸杞新鲜判别的应用
时间:2020-02-19 07:11 作者:admin666 来源:
 

基本原理:

荧光是一种光致发光的冷发光现象。当某种常温物质经特定波长的入射光照射,其分子吸收光能后从基态进入激发态,并且立即退激发并发出出射光,原理如图所示。通常出射光的波长比入射光的波长更长,且多处于可见光波段。

系统使用高灵敏度、高信噪比、高像素Scoms相机作为探测单元,使用高光谱分辨率的透射式光栅光谱仪,结合消色差成像镜头、内置推扫成像结构、内置调焦结构、内置Shutter等单元完成采集系统的集成。大功率的氙灯光源作为系统进行荧光信号检测的光源体,配合光波导、激发滤光片、匀光棒、反射镜等结构完成样品激发光的传送,样品在激发光的作用下会产生相应的荧光(发射)信号,在高光谱相机前端设计有荧光滤光片,这样荧光信号最终被高光谱相机收集到,通过处理分析建模等处理后可获取需要的荧光光谱和图像。

测试条件:

高光谱成像仪系统:光谱范围:400-1000nm,光谱分辨率:3nm,光谱通道:176Bands;积分时间400ms。

激发光源波长:365nm紫外灯光源,功率100W/个,总功率100W;

疑似荧光信号(范围):450nm附近;

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图1  高光谱荧光系统

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图2  不同颜色新鲜枸杞

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图3  不新鲜枸杞(包括半新鲜、干、腐烂等)

先分析干枸杞与变腐枸杞

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图4  不同情况下干枸杞的荧光光谱

从图4可知:

1、干枸杞荧光信号也分布在455nm附近,与新鲜枸杞比较,在550nm附近没有波峰,而且整个光谱都随着新鲜的程度其光谱曲线逐渐下降;

2、干的程度越多,荧光信号越弱。

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图5 高光谱荧光下的干枸杞

再分析新鲜与半新鲜枸杞

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图6 新鲜与半新鲜枸杞荧光光谱

从图6可知:

1、新鲜枸杞的荧光主波峰在455nm左右,而且新鲜的枸杞在550nm附近也会有一个波峰存在,这个波峰是否和叶绿素等信息有关?

2、半信息枸杞的荧光主波长位置和新鲜的保持一致(455nm附近),但新闻资讯在500nm以后与新鲜的枸杞比较起来,可能和新鲜的程度有关联,从500nm后的光谱信号曲线逐渐下降,新鲜度高的比新鲜度低的在500-600nm之间的信号会高一些;

3、腐烂枸杞的荧光波峰还是在靠近455nm,但与新鲜和半新鲜的比较起来,在400-450nm之间,其腐烂类的信号明显低于新鲜和半新鲜的。

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图7 新鲜与半新鲜枸杞的荧光分布图

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图8 干枸杞、新鲜枸杞、半新鲜枸杞以及不同颜色的枸杞的光谱曲线

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