一、簡(jiǎn)介：

      生物傳感器是一種對(duì)生物質(zhì)敏感并將其濃度或特 征信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)的儀器，具有選擇 性好、靈敏度高、分析速度快的特點(diǎn)。隨著智能設(shè)備的興起，生物傳感器在人類日常生活中發(fā)揮的作用日益顯著，例如人臉識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別、指紋識(shí)別等等，通過(guò)感應(yīng)人體身體的變化來(lái)控制儀器。手機(jī) IR 孔便是眾多生物傳感器中的一種，通過(guò)感應(yīng)人體的紅外線變化，控制手機(jī)的屏幕，讓手機(jī)更加智能 化的為人類服務(wù)。手機(jī)IR孔其實(shí)是指手機(jī)上面紅外線測(cè)試孔，一般在手機(jī)正上方，外觀為一個(gè)黑色圓孔。 

       手機(jī) IR 孔其實(shí)是一個(gè)距離傳感器，利用感應(yīng)生物體紅外線（IR）來(lái)實(shí)現(xiàn)距離的感應(yīng)。當(dāng)我們拿起手機(jī)貼在耳朵旁接聽電話時(shí)，這個(gè)時(shí)候手機(jī)屏幕會(huì)自動(dòng)黑屏，避免因勿碰而隨機(jī)撥出電話或者啟動(dòng)某個(gè)應(yīng)用程序。當(dāng)手機(jī)離開耳朵時(shí)，手機(jī)屏幕又會(huì)自動(dòng)變亮，可以正常操作手機(jī)。這主要是通過(guò)感應(yīng)人身體的發(fā)出的紅外線來(lái)實(shí)現(xiàn)，這就需要手機(jī) IR 孔能通過(guò)紅外線，同時(shí)不透過(guò)紫外線及可見光，通過(guò)光線的變化來(lái)控制屏幕的亮度。 在手機(jī) IR 孔生產(chǎn)過(guò)程中，需要測(cè)試 IR 孔不同波長(zhǎng)的透過(guò)率便于質(zhì)控。一般選用 550nm、850nm 和 940nm 幾個(gè)測(cè)試波長(zhǎng)位置。歐美標(biāo)準(zhǔn)一般測(cè)試 550nm 和 850nm 兩個(gè)波長(zhǎng)的透過(guò)率，而日韓標(biāo)準(zhǔn)一般選用 550nm 和 940nm 兩個(gè)波長(zhǎng)的透過(guò)率。一般質(zhì)控要求手機(jī) IR 孔 850nm 處的透光率達(dá)到 80% 以上， 550nm 處透過(guò)率低于 15%，這樣才能使手機(jī) IR 孔能感受到紅外線的變化，同時(shí)又不受可見光的干擾。

二、硬件配置 

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

       樣品一般為片狀小孔，測(cè)試樣品反射時(shí)，除了鏡面反射， 還會(huì)存在大量漫反射信號(hào)；測(cè)試樣品透射時(shí)，除了垂直透射信號(hào)，也會(huì)存在大量散射信號(hào)。若采用標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)器時(shí)， 只能收集其中一部分光，無(wú)法檢測(cè)到散射信號(hào)，測(cè)試結(jié) 果不準(zhǔn)確。此時(shí)采用積分球檢測(cè)器，可以收集樣品反射或者透射所有光譜信號(hào)，測(cè)試結(jié)果更加準(zhǔn)確，見圖 2。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)器（上）和積分球檢測(cè)器（下）測(cè)試光路圖

       對(duì)于紫外積分球檢測(cè)器，其內(nèi)壁涂層以及積分球尺寸直接影響到測(cè)試效果。常見積分球內(nèi)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(zhǎng)期穩(wěn)定性差，無(wú)法解決長(zhǎng)期使用后發(fā)黃變性的問(wèn)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(cè)試。而 PerkinElmer 積分球檢測(cè)器采用特氟龍涂層，光反射率高，全波段反射率波動(dòng)不大，長(zhǎng)期穩(wěn)定性好。另外積分球孔徑越大，入射光窗口 / 內(nèi)表面積比越小，即開孔率越小，光損失越小， 測(cè)試效果更佳。PerkinElmer 150mm 特氟龍涂層積分球， 反射率高，測(cè)試結(jié)果更加準(zhǔn)確。

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(jì)采 用 150mm 內(nèi)徑特氟龍涂層積分球檢測(cè)器，光反射率高， 長(zhǎng)期穩(wěn)定性好，不會(huì)出現(xiàn)變黃變性的問(wèn)題；同時(shí)積分球開 孔率小，光損失小，測(cè)試結(jié)果更加準(zhǔn)確。該儀器雙光束、 雙單色器設(shè)計(jì)，超低雜散光，雜散光僅為 0.00007% T， 波長(zhǎng)準(zhǔn)確度及精密度高，Zda測(cè)試吸光度為 8A（OD 8）， 樣品測(cè)試結(jié)果更加準(zhǔn)確，儀器光路圖見圖 4。

圖 4 PerkinElmer Lambda 紫外 - 可見分光度計(jì)儀器及積分球

三、樣品測(cè)試

       3.1 測(cè)試條件

       測(cè)試波長(zhǎng)：1000-400nm；波長(zhǎng)間隔 5nm，積分時(shí)間 0.3S，

       測(cè)試透射率 T%。

       3.2 測(cè)試過(guò)程

       測(cè)試時(shí)，無(wú)需前處理，掃面空氣背景后，將樣品固定在儀器入射口，測(cè)試樣品 400-1000nm 下透射曲線，得到樣品在不同波長(zhǎng)下的透射率值，譜圖見圖 5。同一樣品多次測(cè)試，其透射率曲線完全重合，儀器測(cè)試重復(fù)性高，穩(wěn)定性好，譜圖見圖 6。

圖5 手機(jī) IR 孔測(cè)試譜圖

圖 6 手機(jī) IR 孔 3 次測(cè)試譜圖

四、結(jié)論 

       PerkinElmer Lambda 系列分光光度計(jì)配置 150mm 積分 球檢測(cè)器，具有測(cè)試準(zhǔn)確、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)；積分球檢測(cè)器采用特氟龍材質(zhì)涂層，反射率高、光能量損失小，測(cè)試準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性高；特氟龍涂層化學(xué)穩(wěn)定性好，長(zhǎng)期不老化，不怕酸堿；150mm 積分球開孔率小，測(cè)量精度高。

作者：錢程 PerkinElmer Inc.Guangzhou, China