光谱仪器的发展

　　20世纪末已经发展和成熟的数字化、智能化、网络化光谱分析检测技术和光谱仪器，目前已成为光谱技术和光谱仪器持续发展的主要方向;以光学原理为基础、以精密机械为构架、以电子信号处理为显示的传统光-机-电一体化光谱仪器已经退缩为现代光谱仪器中的二等地位组成，而数字化、智能化、网络化等部分已成为仪器的核心组成。近期国内外新颖光谱仪器新产品层出不穷，其主要变化或进展大部分都体现在核心数字化组成方面，光机电基本组成没有实质性的变化。

　　可以预计，虽然光机电基本组成也会随着全球高科技发展而不断更新，例如2004年德国Zeiss公司推出应用连续光源、交叉色散系统的contrAA连续光源原子吸收分光光度计构成的核心组成的不断吸收最新高科技发展成果而不断更新，而且使光谱仪器发生出人意料的革命性变化，将是今后若干年光谱仪器事业持续发展的主流方向。例如，在数字化高科技基础上将光谱分析技术与光学成像技术巧妙结合发展出光谱成像技术，将光谱技术进化到既能完成定性、定量分析，又可进行定位分析的新科技，满足新世纪提出的看到人脑组织中化学、生化成分分布图之类的新要求。

　　现代科技在高集成器件技术(如芯片技术)、传感器、微型器件、硅工艺方面的成果日新月异，其功能、性能常有惊人的进展，而现代信息理论、数学处理方法、计算软件系统也在不断发展，这些成果都会很快被吸收入新颖光谱仪器事业的持续发展进程中。例如，传统的一维信息获取、处理思维正在被多维信息获取和处理思维所取代，这必然将目前一台仪器只能针对一个检测目标获取单一分析检测信息的光谱仪器进化到借助复合多维、多功能传感器和多维信息实时处理、运算手段，从而同时给出实时多维信息的全新面貌;也就是说，一台光谱仪器不单可以给出检测试样的光谱曲线(从而获得试样成分信息)，而是可同时给出试样成分及其变化，以及诸如化学结构、物理形态、活性状态等相关信息及其变化等。发展多维信息化光谱仪器就可避免瞎子摸象式只能给出象是弯曲的管状物(只摸到象鼻)或象是圆柱状的(只摸到象腿)的单维信息造成的片面或错误理解或判断，不但可给出象的整体描述，而且可以给出例如象皮粗糙程度、象体重量、象走动速度、象体不同部位温度分布等多维信息。新世纪科技、经济、社会、军事发展，迫切需求掌握事物的实时多维信息，用很多台只能分别给出不同单维信息的仪器去描述、记录，评判复杂、多变、多相关的科技、经济、社会和军事对象，给出一大堆互不相关、难以比对分析的信息，确实已不能适应新发展形势的新要求。

　　光谱仪器事业继续沿着全方位发展的道路持续发展光谱技术和光谱仪器在现代科技、现代大产业(大规模自动化生产、大规模可控科技农业等)的持续发展要求下，不但会继续发展高精度、多功能大型光谱分析检测仪器或相应的系统，以满足诸如现代航空航天、环境生态保护、自然灾害预测预报、全球性传染病(爱滋、禽流感、非典、疟疾)控制、大规模战争和恐怖活动控制等领域的分析检测要求，会发展大量新的高灵敏、高分辨、高可靠、多维信息的科学型光谱仪器或系统，并得到快速推广应用;而且会更多地出现可在现场、生产线、战场实地工作、无人监守、联网工作的种种新颖的实用型光谱仪器或系统，成为大批量生产在线测控、野外环境监测等领域必不可少的分析检测手段。这种光谱仪器必须跳出实验室设备、大型精密贵重仪器的框子，能忍受现场、野外(包括太空)的严酷工作环境及强、乱、变化多端的干扰(如强电磁干扰、恶劣气候变化等)、能无人值守、脱离电网长期工作、自动监测、自动调整最佳工作状态、自动联网交换信息。因此，大型精密研究级光谱仪器与现场、在线测控实用级光谱仪器或系统，今后一二十年都会受到重视会得到显着发展。

　　今后光谱仪器仍会沿着上世纪末已开始的应用面拓宽、转移的方向发展，将由传统科技基础学科(理、化、天文、生物)、矿物分析、工业产品质量控制等理论研究、物质生产领域继续向生物医学、环境生态、社会安全、国防建设等与人直接相关的领域拓展。近年来，国内外已经发展种种直接与人相关的光谱仪器，可直接获取来自人体皮肤的荧光，从而检测化妆品、药品的应用效果、皮肤增生、头发损伤、紫外线防护效果等，仪器不必样品制备、也无样品池，使用方便;也可用于水质分析、土壤分析、环境分析以及农产品、食品、化妆品分析等。

　　可以预计，今后相当长时期内光谱仪器事业仍然将继续拓展应用面：科技部门将不断提出开发出新的应用领域或新的应用要求，尤其是直接与人相关的应用新要求;仪器研发、生产单位会不断根据种种新的应用需求、推出种种新颖光谱仪器，而且市场前景将会成为光谱仪器或系统的研发、生产重点;在多领域大发展形势下，光谱分析检测的应用会不断更新，广大的光谱分析用户会开发出种种新的光谱分析方法，提出新的应用要求和对新颖光谱仪器的开发要求。我们会面临前所未见的光谱仪器事业方方面面的不断获得新应用成果的持续发展局面。

　　上世纪后期，由于发展形势提出的要求以及化学计量学、新颖数学方法、计算机软硬件等方面的发展，近红外光谱分析技术得到复兴，多种近红外光谱仪器不断涌现。由于近红外光谱分析技术有样品制备简便(甚至不需制备处理可直接分析)、可实现在线分析检测、可完成多组分同时分析等优点，全球范围出现近红外光谱的发展热潮;我国石油化工研究院、中国农业大学等单位也正开发出油品检测近红外光谱仪、农产品分析近红外光谱仪等，在科研、应用领域获得很大发展成果。

　　传统光谱仪器不但是大型精密、贵重仪器，而且对工作环境条件(温度、湿度、振动、电磁干扰要求严酷，必须要由专业分析人员)。为适应全球发展形势，上世纪后期已有强烈的光谱仪器小型化、便携式、现场化的需求，并已出现光谱仪器小型化的潮流，研发小型化光谱仪器成为各国科技、产业部门的关注重点。至于现代军事科技发展迫切需求的战场、现场快速放射、生物、化学武器侦查的便携式光谱仪，今后若干年会成为全球各国研发重点。

　　可以预计，由于新世纪全球多领域的新发展对小型化光谱仪器的研发、生产、应用需求会更加迫切，一定会成为今后相当长时期内备受关注的方向