高光譜熒光測試係統在枸杞新鮮判別的應用

基本原理：

      熒(ying)光(guang)是(shi)一(yi)種(zhong)光(guang)致(zhi)發(fa)光(guang)的(de)冷(leng)發(fa)光(guang)現(xian)象(xiang)。當(dang)某(mou)種(zhong)常(chang)溫(wen)物(wu)質(zhi)經(jing)特(te)定(ding)波(bo)長(chang)的(de)入(ru)射(she)光(guang)照(zhao)射(she)，其(qi)分(fen)子(zi)吸(xi)收(shou)光(guang)能(neng)後(hou)從(cong)基(ji)態(tai)進(jin)入(ru)激(ji)發(fa)態(tai)，並(bing)且(qie)立(li)即(ji)退(tui)激(ji)發(fa)並(bing)發(fa)出(chu)出(chu)射(she)光(guang)，原(yuan)理(li)如(ru)圖(tu)所(suo)示(shi)。通(tong)常(chang)出(chu)射(she)光(guang)的(de)波(bo)長(chang)比(bi)入(ru)射(she)光(guang)的(de)波(bo)長(chang)更(geng)長(chang)
，且(qie)多(duo)處(chu)於(yu)可(ke)見(jian)光(guang)波(bo)段(duan)。

       高光譜熒光測試係統使用高靈敏度、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等單元完成采集係統的集成。大功率的氙燈光源作為係統進行熒光信號檢測的光源體，配合光波導、激發濾光片

、勻光棒、反射鏡等結構完成樣品激發光的傳送，樣品在激發光的作用下會產生相應的熒光（發射）信(xin)號(hao)，在(zai)高(gao)光(guang)譜(pu)相(xiang)機(ji)前(qian)端(duan)設(she)計(ji)有(you)熒(ying)光(guang)濾(lv)光(guang)片(pian)
，這(zhe)樣(yang)熒(ying)光(guang)信(xin)號(hao)最(zui)終(zhong)被(bei)高(gao)光(guang)譜(pu)相(xiang)機(ji)收(shou)集(ji)到(dao)，通(tong)過(guo)處(chu)理(li)分(fen)析(xi)建(jian)模(mo)等(deng)處(chu)理(li)後(hou)可(ke)獲(huo)取(qu)需(xu)要(yao)的(de)熒(ying)光(guang)光(guang)譜(pu)和(he)圖(tu)像(xiang)。

測試條件：

高光譜成像儀係統：光譜範圍：400-1000nm，光譜分辨率：3nm，光譜通道：176Bands；積分時間400ms。

激發光源波長：365nm紫外燈光源
，功率100W/個，總功率100W；

疑似熒光信號（範圍）：450nm附近；

圖1  高光譜熒光係統

圖2  不同顏色新鮮枸杞

圖3  不新鮮枸杞（包括半新鮮、幹、腐爛等）

先分析幹枸杞與變腐枸杞

圖4  不同情況下幹枸杞的熒光光譜

從圖4可知：

1
、幹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、幹的程度越多，熒光信號越弱。

圖5 高光譜熒光下的幹枸杞

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以後與新鮮的枸杞比較起來，可能和新鮮的程度有關聯，從500nm後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於新鮮和半新鮮的。

圖7 新鮮與半新鮮枸杞的熒光分布圖

圖8 幹枸杞、新鮮枸杞、半新鮮枸杞以及不同顏色的枸杞的光譜曲線