手持式光譜儀是一種基于XRF（X Ray Fluorescence,X射線熒光）光譜分析技術(shù)的光譜分析儀器，主要由X光管、探測器、CPU以及存儲(chǔ)器組成，由于其便攜具有高效、便攜、準(zhǔn)確等特點(diǎn)，使其在合金、礦石、環(huán)境、消費(fèi)品等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。

　　一種僅重48克的手持光譜儀，可以評(píng)估不同品種蘋果成熟度。它可以通過與相匹配的智能手機(jī)無線連接收集、存儲(chǔ)和分析儀器數(shù)據(jù)。相關(guān)成果9月8日發(fā)表于《科學(xué)報(bào)告》。

　　光學(xué)光譜系統(tǒng)通過物體與光的交互分析其性質(zhì)，包括評(píng)估食品質(zhì)量、環(huán)境傳感和藥物測試。然而，大多數(shù)工業(yè)或?qū)嶒?yàn)室用光譜儀都昂貴笨重，且需要相伴的計(jì)算機(jī)設(shè)備收集數(shù)據(jù)。此前的研究者曾開發(fā)過便攜式智能手機(jī)光譜儀，但其提供的數(shù)據(jù)一直不夠穩(wěn)定可靠。

　　美國麻省理工學(xué)院anshumandas及同事開發(fā)了一種88毫米×37毫米×22毫米的光譜儀樣機(jī)，且有專門的智能手機(jī)應(yīng)用交互界面。作者使用這一設(shè)備在11天的成熟過程中測量了蘋果外皮中葉綠素的紫外熒光，以評(píng)估3個(gè)不同品種蘋果（金冠、帝國和旭蘋果）的成熟度。他們的結(jié)果與破壞性的品質(zhì)檢測結(jié)果相符。

　　研究者認(rèn)為，非破壞性的光學(xué)檢測，比如他們的設(shè)備所采用的檢測方式，能幫助農(nóng)民決定最佳收獲時(shí)間。他們還認(rèn)為這種設(shè)備能被改造為適合消費(fèi)者檢測水果成熟度的裝置。手持式光譜儀要求具有高的分辨率和信噪比、更好的強(qiáng)度準(zhǔn)確性和波長準(zhǔn)確性以及強(qiáng)的抗外界干擾性和優(yōu)良的儀器穩(wěn)定性，在儀器的軟件上，要求能夠進(jìn)行導(dǎo)數(shù)、去卷積等復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算，能夠計(jì)算光譜間相似度、模式識(shí)別分析、支持多元校正分析和用戶自建譜庫并進(jìn)行檢索。

　　它的原理也很簡單，手持式光譜儀是一種基于XRF光譜分析技術(shù)的光譜分析儀器，當(dāng)能量高于原子內(nèi)層電子結(jié)合能的高能X射線與原子發(fā)生碰撞時(shí)，驅(qū)逐一個(gè)內(nèi)層電子從而出現(xiàn)一個(gè)空穴，使整個(gè)原子體系處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，當(dāng)較外層的電子躍遷到空穴時(shí)，產(chǎn)生一次光電子，擊出的光子可能再次被吸收而逐出較外層的另一個(gè)次級(jí)光電子，發(fā)生俄歇效應(yīng)，亦稱次級(jí)光電效應(yīng)或無輻射效應(yīng)。所逐出的次級(jí)光電子稱為俄歇電子。當(dāng)較外層的電子躍入內(nèi)層空穴所釋放的能量不被原子內(nèi)吸收，而是以光子形式放出，便產(chǎn)生X 射線熒光，其能量等于兩能級(jí)之間的能量差。因此，射線熒光的能量或波長是特征性的，與元素有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。由Moseley定律可知，只要測出熒光X射線的波長，就可以知道元素的種類，這就是熒光X射線定性分析的基礎(chǔ)。此外，熒光X射線的強(qiáng)度與相應(yīng)元素的含量有一定的關(guān)系，據(jù)此，可以進(jìn)行元素定量分析。X射線探測器將樣品元素的X射線的特征譜線的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成易于測量的電信號(hào)來得到待測元素的特征信息。

　　手持式光譜儀按照應(yīng)用大致可分為：合金分析儀、礦石分析儀、土壤/環(huán)境分析儀、RoHS分析儀等。一般可分析儀的元素范圍是：Na——U。應(yīng)用也非常的廣泛，涉及：電力、石化、考古、金屬加工、壓力容器、廢舊物資回收、航空航天、地質(zhì)勘探、礦山測繪、開采、礦石分選、礦產(chǎn)貿(mào)易、金屬冶煉、環(huán)境監(jiān)測、土壤監(jiān)測、玩具、服裝、鞋帽、電子產(chǎn)品等眾多領(lǐng)域。