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手机转换成强大的化学探测器

时间：2021-05-05 00:00:00 来源：网络整理

现代手机包括高质量的摄像头，能够检测到低亮度，并通过对捕捉到的图像进行软件处理来消除数字噪音。最近的研究利用了这种敏感性生产出了可以用作便携式显微镜和心率检测器的手机相机。

目前的进展是基于两种类型的光谱学。其中一种叫做荧光光谱法，用来测量样品发出的荧光。另一种被称为拉曼光谱学，用于检测DNA和RNA等不发出荧光或光强度很低的分子。这两种类型都被用于开发这种手机探测器。

该系统包括一个廉价的二极管激光器作为光源，对准连接样品和手机摄像头的直线。直角排列可以防止背部反射光进入相机。

“此外，这种直角激发几何结构的优点是更容易用于样品的分析，而样品的体积特性是可以测量的，”作者peter Rentzepis说。

研究人员使用自制的手机探测器研究了多种样本，包括乙醇、丙酮、异丙醇和甲醇等常见溶剂。他们记录了固体物体的拉曼光谱，包括一根胡萝卜和一粒细菌。

我们选择胡萝卜是因为它们含有胡萝卜素。他们系统中使用的激光的波长很容易被这种橙色色素和细菌中的色素吸收。

研究人员将他们的系统的灵敏度与目前最灵敏的工业拉曼光谱仪进行了比较。商用仪器的信噪比大约是手机系统的10倍。

然而，通过使用单一RGB通道进行分析，手机探测器的灵敏度可以提高一倍。该系统的动态范围相当有限，但研究人员指出，这个问题可以通过几个HDR(高动态范围)应用程序轻松克服，这些应用程序将多次曝光的图像组合在一起。

包括激光在内的额外组件只增加了普通手机50美元的成本，使这个系统成为一个廉价但准确的工具，用于在野外检测化学物质和病原体。

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文章“手机相机拉曼光谱仪”由Dinesh Dhankhar, Anushka Nagpal和peter M. Rentzepis合著。这篇文章将发表在2021年5月4日的《科学仪器评论》上(DOI: 10.1063/5.0046281)。在该日期之后，可以通过https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0046281访问。

科学仪器的评论出版在科学仪器，仪器，实验测量技术和相关的数学分析的新进展。它的内容包括有关仪器的出版物，涵盖所有科学领域，包括物理，化学，材料科学和生物学。见https://aip.scitation.org/journal/rsi。

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