时间：2023-05-29 17:39:03
【关键词】二元光学；衍射理论；傅立叶光学；二次量化
中图分类号：O43文献标识码：A文章编号：1006-0278（2016）01-190-01
一、引言
80年代中期，美国MIT林肯实验室的威尔得坎普率先提出了“二元光学”的概念，二元光学有别于传统光学元件制造方法，基于衍射光学的原理，元件表面采用浮雕结构，制造上可以采用现有集成电路生产方法，由于采用二元掩模故称为二元光学。关于二元光学的准确定义，至今还没有统一的看法，但目前的共识是二元光学基于光波衍射理论，利用计算机辅助设计、并采用超大规模集成电路制造工艺在元件表面蚀刻产生不同台阶深度的浮雕结构，形成具有极高衍射效率的衍射光学元件，是光学与微电子学相互渗透交叉的前沿学科。它的出现将给传统光学设计和加工工艺带来新的革命。
二、二元光学元件设计理论
二元光学元件的设计类似于传统的光学元件的设计方法，已知入射光的光场分布，以及所要达到的输出平面的光场分布，如何计算中间光学元件的参数，使得入射光经过光学系统后光场分布符合设计要求。但是它们之间不同之处在于传统光学设计软件采用的是光线追击以及传递函数的设计方法，而二元光学采用的是衍射理论及傅立叶光学的分析方法。但是在设计方法上仍有其共同点：如修正算法、模拟退火法、二元搜索法等也同样适合于二元光学元件的设计。由于在许多情况下，二元光学元件的特征尺寸在波长量级或亚波长量级，故标量衍射理论已不在适用，因此必须发展描述光偏振特性和不同偏振光之间相互作用的矢量衍射理论。
三、二元光学元件制作工艺
二元光学元件的制作最初利用早期大规模集成电路的微电子加工技术，但二元光学元件是一种表面三维浮雕结构，需要同时控制平面图形的精细尺寸和纵向深度因此与微电子加工技术相比，二元光学元件的制作难度更大，通常的制作过程如下：
首先按实际要求（包括波长范围、孔径、焦距、分辨率等），通过计算机设计确定器件表面的相位分布，然后按照相位的表面台阶数，通过半导体集成电路制版等方法研制多个振幅型掩膜，将掩膜覆盖在涂有感光层材料的基片上，通过计算机控制的电子束、离子束或激光蚀刻机，在片基上产生符合要求的表面台阶起伏，将所有掩膜曝光一遍，每次曝光位置都要严格地定位与对准，最终方可产生符合要求的具有L个相位台阶的二元光学元件。一般来说，用上述方法产生二元光学元件母版，通过母版复制，可进行批量生产。
以二次量化产生四位相台阶的二元光栅为例具体介绍工艺：首先用电子束或其它方法制成两块模版，然后在基片上蒸镀抗蚀物质，涂感光材料（铝），将第一块掩膜版（线对较稀）覆盖在感光材料光刻一次，用氰化钾腐蚀感光物质未遮盖的铝后清洗感光材料，再将基片置于高分子蚀刻机上对已光刻部分进行蚀刻，蚀刻深度由计算机控制，同样方法进行第二次蚀刻，最后得到二次量化四位表面台阶光栅。
四、二元光学元件的具体应用
二元光学的出现，拓宽了普通光学应用范围。原则上利用二元光学元件可以实现所有能够想得到的光学系统和组件。先决条件是具备先进的微结构制作工艺和方法。目前二元光学元件主要有以下几种具体应用：
（一）图形识别和图像处理
利用二元光学元件制成新的图像识别系统，使整个系统对物体形状和各个细节的灵敏度提高，而对其尺寸和转动位置的灵敏度降低。二元光学可以制成细如发丝的微透镜阵列，能够方便的与其它光学元件集成，是新一代图像处理系统中十分有效，且密集的部件。利用这种系统进行图像识别和图像处理，利用这些微透镜阵列可使入射光聚焦于微小的光电探测器上，而通常光电探测器又与自己的图像处理器相耦合，整个系统结构紧凑。
（二）用于生物视觉模拟系统
目前视觉数据计算机评价系统以探测器为基础，可以产生类似于照相机的图像，从这些图像中经过大量计算，获得诸如角度、表面等特征，最后再以绘图说明物体。使用微型二元光学透镜，不仅缩小占位空间，而且可把数据加工用处理器直接制作到每个探测器单元上，制成有效的仿生视觉系统，代替目前所用人工模拟试验。在此基础上，还可制成适应亮度变化的、识别运动物体的、自动测出物体变化位置的图像传感器。
（三）二元光学元件
可广泛用于各种成像系统如制成高分辨率的平方米尺寸的三维平面像屏，用作小型折叠式照相机的广角镜头，CD游戏机和电视机光学系统；光学通信技术上的乘法器；图像电话的神经网络系统等。
五、结束语
从本文介绍中可见二元光学原件较普通光学元件具有很多优越性，可应用的范围也很广。但由于其制作工艺复杂，难度较大，所以也存在一定局限性。然而随着人们对它的认识深入，制作工艺水品的提高，相信二元光学会有更广泛的应用前景。
参考文献：
[1]李宣娇.卫星光通信中基于二元光学元件的信标光接收技术研究[D].哈尔滨工业大学，2013.
[2]滕伟莉.基于加法工艺二元光学组件制作模型的研究[D].南昌航空大学，2013.
[3]翁永超.新型二元光学元件光束整形特性研究[D].长春理工大学，2012.
[4]杨智.二元光学器件的设计与制作工艺研究[D].国防科学技术大学，2003.
[5]颜树华.二元光学器件设计理论及并行制作技术研究[D].国防科学技术大学，2004.
HDV
索尼 HDR-FX1E 25800元
感光元件：1/3英寸、112万像素3CCD
光学变焦：12倍
LCD：3.5英寸、25万像素、16∶9
存储：MiniDV
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索尼 HDR-HC1E 9900元
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佳能 XL H1 88600元
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MiniDV
索尼 HC90E 5600元
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索尼 HC21E 2680元
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松下 GS78GK 4100元
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佳能 MVX1Si 4800元
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佳能 MV830i 2800元
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JVCX5AC 7700元
感光元件：1/4.5英寸、399万像素3CCD
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三星 D6550i 7600元
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三星 D351i 2200元
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夏普Z311D 3000元
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索尼 DCR-DVD905E 8550元
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索尼 DCR-DVD605E 4100元
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松下 D308GK 8500元
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松下 D158GK 5000元
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佳能 DC40 8650元
感光元件：1/2.8英寸、430万像素CCD
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佳能 DC100 4400元
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光学变焦：25倍
LCD：2.7英寸、11.2万像素、16∶9
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尺寸：123mm×86mm×51mm
三星 VP-DC163i 4150元
感光元件：1/6英寸、80万像素CCD
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重量：425g
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日立 DZ-GX20E 6980元
感光元件：1/3.6英寸、212万像素CCD
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HDD/SD
松下 AG-HVX200 37000元
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索尼 DCR-SR100E 8750元
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光学变焦：10倍
LCD：2.7英寸、12.3万像素、16∶9
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重量：535g
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松下 SDR-S100GK 9700元
感光元件：1/6英寸、240万像素3CCD
光学变焦：10倍
LCD：2.8英寸、万像素
存储：SD（随机2GB）
重量：243g
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JVC MG60AC 7000元
感光元件：1/3.6英寸、212万像素CCD
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重量：450g
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JVC GZ-MG67AC 7200元
感光元件：1/3.9英寸、218万像素CCD
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存储：20GB硬盘、SD
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尺寸：109mm×69mm×68mm
JVC MC500 10800元
感光元件：1/4.5英寸、399万像素3CCD
光学变焦：10倍
LCD：1.8英寸、万像素
存储：4GB硬盘、SD/MMC、CF
重量：400g
尺寸：94mm×74mm×56mm
三星 VP-X210L 4800元
感光元件：1/6英寸、80万像素CCD
光学变焦：10倍
LCD：2.0英寸、23万像素
存储：1GB内置存储、SD/MMC
感光元件：1/5.5英寸107万像素CCD
变焦能力：12倍光学变焦，800倍数码变焦
存储介质：硬盘，内置60G
尺寸：117×71×69mm
重量：360g
价格：8380元
松下 DX1
感光元件：1/4英寸156万像素3CCD
变焦能力：12倍光学变焦，30倍数码变焦
存储介质：DVD-RAM/DVD-RW/DVD-R
尺寸：163×92×91mm
重量：680g
价格：(即将上市)
索尼 DCR-SR40
感光元件：1/6英寸68万像素CCD
变焦能力：20倍光学变焦, 800倍数码变焦
存储介质：硬盘30G
尺寸：117×71×69mm
重量：390g
价格：5100元
三星 VP-DC165Wi
感光元件：1/6英寸80万像素CCD
变焦能力：33倍光学变焦, 80倍数码变焦
存储介质：DVD-R/DVD+R(双层)/DVD-RW/DVD+RW
尺寸：121.5×51.5×87.5mm
重量：425g
价格：4250元
佳能 MV940
感光元件：1/6英寸80万像素CCD
变焦能力：25倍光学变焦, 800倍数码变焦
存储介质：传统磁带
尺寸：115 × 92 × 49 mm
重量：445g
价格：3100元
松下 VDR-D158GK
感光元件：1/6英寸80万像素3CCD
变焦能力：30倍光学变焦，1000倍数码变焦
存储介质：DVD
尺寸：129× 87 × 53 mm
重量：480g
价格：3700元
索尼 DCR-SR1
感光元件：1/3英寸210万像素CMOS
变焦能力：10倍光学变焦, 80倍数码变焦
存储介质：硬盘
尺寸：165 × 78 × 84 mm
重量：720g
价格：12680元
JVC MG77AC
感光元件：1/3.9英寸220万像素CCD
变焦能力：10倍光学变焦，300倍数码变焦
存储介质：微硬盘
尺寸：109×69×68mm
重量：370g
价格：7680元
松下 S200
感光元件：1/6英寸80万像素3CCD
变焦能力：10倍光学变焦，100倍数码变焦
存储介质：SD/SDHC卡
尺寸：49.9×81.3×99.7mm
重量：247g
价格：(即将上市)
JVC GR-D650AC
感光元件：1/5英寸133万像素CCD
变焦能力：15倍光学变焦，700倍数码变焦
存储介质：传统磁带
尺寸：112× 97× 59 mm
索尼 HDR-CX760E是索尼公司3月末最新的旗舰级产品，其配备了专业的卡尔蔡司镜头，具有614万有效像素，搭载了“Exmor R”CMOS影像传感器，最大像素达到了665万，结合10倍光学变焦，支持1920×1080格式的高清视频录制，平稳光学防抖增强模式，让您更稳更清晰纪录下生活的每一个美丽画面。
价格：9630元
(说明：本刊刊登的各摄像机价格仅为统计得出的市场参考价，具体销售价格请咨询当地经销商。)
低端数码摄像机性价比最低 佳能降幅最高
低端产品数量占近七成，但仅获两成多的关注份额
2012年7月，中国数码摄像机市场中除10001-15000元产品外，其他价格段产品关注比例均可超过20%。关注度最高的属3001-6000元产品，为26.5%，其次是15000元以上产品，为22.9%，3000元以下及6001-10000元产品关注比例分别为21.4%和20.3%。
对比不同价格段产品的关注比例和产品数量占比可明显发现，3000元以下低端产品数量占据整体市场市售产品近七成，高达68.3%，然而这个价格段的产品却仅有21.4%的关注比例，产品数量与关注度明显不成比例。究其原因，90%以上的3000元以下产品全部出自于本土数码摄像机品牌，如莱彩、欧达、菲星等。这些品牌的产品关注度较低，关注度最高的一款本土产品欧达 HDV-Z60也仅有0.31%的关注比例，在市场中排名第71位。
6001-10000元产品平均关注率最高
将不同价格段产品的关注比例除以该价格段的产品数量，可得到该价格段每款产品的平均关注比例。2012年7月，6001-10000元价格段产品的单品关注率为1.19%，明显高于其他价格段产品，这一数据亦表明6001-10000元产品最符合消费者的关注焦点。
2012年7月市售的6001-10000元价格段产品一共有17款，全部来自于国外品牌，其中索尼有7款，松下有5款，JVC有4款，三星占1款。此价格段关注度最高的一款产品来自于索尼旗下，型号为索尼 HDR-CX760E，这款产品配备了专业的卡尔蔡司镜头，具有614万有效像素。
佳能产品降价幅度最高，达16.7%
对比2012年6月，中国数码摄像机市场中共有5.6%的产品价格出现下滑，其中以佳能、三星和索尼产品为多，从降价幅度看，却是佳能领先。在降幅最高的十款产品中，佳能和三星各占五款，且降价产品多为5000元以下低端产品，其中又以佳能 HF R306降幅最高，达到16.7%，从原3000元降至2500元。另外，佳能 HF M506、佳能 HF M56、三星 HMX-T10三款产品降幅也超过了10%。
SONY
索尼 HXR-MC1500C 13500元
感光元件：1/4英寸
“Exmor R” CMOS成像器
光学变焦：12倍光学变焦
存储：32GB内存
Memory Stick PRO Duo/SDHC卡
索尼 HXR-MC58C 11300元
防抖性能：光学防抖
感光元件：Exmor R CMOS
镜头特点：等效于35mm
焦距：29.8mm
其他特点：外部话筒：ECMCG1S
索尼 HVR-Z5C 28400元
感光元件：1/3英寸 112万像素 3CMOS
光学变焦：20倍G镜头
LCD：3.2英寸Xtra Fine液晶屏
存储：MiniDV/闪存卡
重量：2200g
尺寸：451mm×169mm×188mm
索尼 PMW-EX1R 39000元
感光元件：1/2英寸 “Exmor” 3CMOS
光学变焦：14倍
LCD：3.5英寸、92.1万像素
存储：使用SxS卡
重量：2400g
尺寸：311.5mm×178mm×176mm
索尼 NEX-FS100CK Super 35mm 42500元
感光元件：约353万像素“Exmor”Super35 CMOS 成像器
镜头：E卡口，标配SEL18200镜头
18-200mm F3.5-6.3 OSS
视频拍摄：MPEG-4 AVC/H.26a4 AVCHD
标清MPEG-2 PS
存储：Memory Stick PRO Duo/
SDHC/SDXC
LCD：96万、3.5英寸
索尼 HXR-NX3D1C 29500元
感光元件：双Exmor R CMOS成像器
镜头：双索尼G镜头，3D下10倍光学
LCD：3.5英寸 约123万Xtra Fine LCD
重量：约1150g
尺寸：124.5 mm×165.5 mm×262.5 mm
索尼 NEX-VG20EH 15500元
感光元件：“Exmor”APS HD CMOS
镜头：E卡口，标配SEL18200镜头
11.1倍光学变焦
LCD：3.0英寸Xtra Fine 270度可翻转
存储：Memory Stick /SD/SDHC
重量：约1290g
尺寸：91mm×130mm×223mm
Panasonic
水晶光电（002273） 英大证券
水晶光电（002273）属于光学光电子行业，定位于光学光电子产业链上游以光学光电子元器件加工为依托，大力发展精密光学镀膜产品。主要业务拓展为光学低通滤波器、红外截止滤光片、红外截止滤光片组立件、投影机散热板、光学窗口片等光学光电子元器件产品的研发、生产和销售。
根据赛迪顾问关于全球光学光电子产业的调查，2006年全球光学光电子行业规模比2001年增加了69.2%，其2002－2006年度复合增长率达到了15.6%，是同期全球经济增长率4%的近4倍。同时由于发达国家已基本退出光学加工行业，向现代光电技术和光学设计领域集中，因此全球光学加工产业向中国转移的格局已基本形成。本次募集资金主要投向于年产1.2亿片（套）红外截止滤光片及组立件技改等4个项目，其中，红外截止滤光片及组立件技改项目使得公司的产能不足得到进一步的缓解；可拍照手机用光学窗口片项目，将使公司增加在通信领域的产品品种；光学读取头分光片项目，将使公司的产品链得到延伸，使公司的精密薄膜光学产品延伸到光存储领域；单反数码相机用光学低通滤波器项目，将填补国内高端数码相机领域用光学低通滤波器产品的空白。
英大证券分析师费瑶瑶预计2008-2010年EPS分别为0.82、1.18、1.49元。考虑公司的盈利能力较强，比较元器件公司中ROE较高的上市公司，其平均估值水平为08年22倍PE，故认为合理的市盈率在20-25倍之间，预期公司合理的估值水平为16.4-20.5元。
华昌化工（002274） 中信建投
华昌化工（002274）目前主要从事基础化工业务，为农业生产、玻璃行业、精细化工等行业提品，主要产品有纯碱、氯化铵、合成氨、复合肥料、尿素、甲醇等，目前公司已形成合成氨30万吨/年、尿素30万吨/年、纯碱30万吨/年、氯化铵33万吨/年、复合肥80万吨/年、甲醇5万吨/年。
公司地处中国长三角地区，毗邻主要消费市场，苏浙沪三地是中国工农业相当发达的地区，工业化程度较高，对合成氨、化肥和纯碱的使用量较大。而据调查，苏浙沪三地对商品合成氨的年需求量约60万吨、尿素年需求量500万吨、纯碱年需求量约400万吨，江苏及附近地区的生产企业还不能满足本地区的需求，因此，需要外地合成氨、尿素和纯碱等的输入才能满足要求。公司募集资金主要投入动力结构调整国债项目和1000吨/年固体硼氢化钠生产线技术改造项目，这两个项目实施将使公司达到扩大生产规模、优化产品结构、提高综合效益、降低生产成本、节能降耗、增强市场竞争能力、促进公司稳步发展的目的。
中信建投分析师梁斌预计公司08-10年的EPS分别为1.79元、1.88元、2.44元，考虑公司地处长三角地区，是国内主要的化肥和纯碱消费地区，公司区位优势明显，且是区域内的行业龙头，公司的化肥和纯碱联产，产品综合利用程度高。预测公司上市的合理价位在15.22-20.59元。
关键词 光学自动检测技术；高密度板极电路
中图分类号：TN41 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）07-0089-01
现阶段电子制造业电路板SMT发展日益成熟生产效率大幅提升，随着元件的小型化、集成化、多种类型元件混装化趋势下，对PCB焊膏丝印、贴装和回流焊全工序过程提出了极高的工艺要求。这种情况下电路板元件在贴装、焊接后极可能出现偏移侧立等缺陷，所以检查并发现这些缺陷对合格成品质量和改进工艺方法起着至关重要的作用。随着大批量高密度板极电路组件的投产应用，单纯的靠人工检测已满足不了生产形势，必须要利用先进的检测技术对环节把控，不但可以提高检测质量还可以提高检验效率缩短生产周期。
1 简介
光学检测技术在很大程度上解放了人工对照图纸单个元件检验的模式，通过电脑程序对电路板元件属性的设置，即可快速检测发现焊接缺陷。该技术有着检测精度高、速度快特点，目前检测设备主要有国内和国外的制造商，他们的最大不同点是处理图像算法不同。目前我们使用的是Orbotech公司Vantage s22型号光学自动检测仪，生产焊点检测速度：大于60CM2/S；最小检测器件：01005；最小引脚间距：0.15 mm；最大PCB尺寸：510 mm×470 mm；检查项目：元器件缺陷（缺失、极性、立碑、反转、错件、引脚损害、偏移）；焊点缺陷（桥连、开路、翘脚、润湿问题、焊锡过多或不足等问题）；其他（污染、弯角、碎片、另外提供OCV光学识别字符）。
2 结构和原理
1）结构组成。光学自动检测仪由主体设备、离线编程工作站和返修工作站组成。主体设备由主机、运动和气动系统、光学头部部分、系统控制单元和电源组成。运动和气动系统：XYZ轴的运动实现板卡在水平和竖直方向运动，汽缸实现对电路板的位置调整与固定，光学尺、增量式编码器和传感器用于测量；光学头部部分：5个相机（1个正面4个侧面）和16个LED闪光灯；系统控制单元：图像采集板卡、运动控制板卡；电源：上部接线盒、中央接线盒。
图1
2）原理。通过内部照明单元LED将焊锡元件分解成不同颜色在制作检查程序时取一块标准板对上面的各个元件的不同部分设定合适参数。利用三色光的反射原理，控制闪光灯定时接收PC中相机控制板发出开启和暂停信号，用相机拍摄获取电路板元件焊接情况图像，通过复杂算法比对设定门槛值（亮暗参考值）得出结果，进行判断好坏。
3 系统动作过程
进板、回原点（气缸完成停板和夹板动作）、找MARK点（两个）、两个基本点按照程序编写窗口顺利检测、出板、等待进板。这些动作包括：XYZ轴的运动来转换板卡的位置，汽缸的运动调整板卡的位置，相机拍照来获取信息，另外系统可完成自动宽度调整和高速手动放板。
图2
4 应用过程
1）编程。打开应用软件后主界面分为编程和生产页面，点击编程选项后进行电路板检测程序编程。编程可分为六个步骤：建立板号、选择焊料种类和设置尺寸、加载电路板和获取电路板背景图片、导入CAD数据、标记MARK点（2个）、设置封装、逻辑错误检查。其中最后两步较为关键也较为复杂。
建立元件封装包括：设置元件本体尺寸、元件引脚（尺寸、数量、类型）、焊盘位置、和极性标记；每个元件都要加载相应类型封装，如封装库已有相同类型的可自动连接导入；逻辑错误检查：检查前面设置是否合理是否存在逻辑错误，需要进行反复修改完善。
程序编辑主要分为：测试程序图像区、测试程序编辑区、元件属性编辑区、视图模式和测试结果组成。
图3
2）测试。打开生产测试程序，主测试设备对电路板进行检测后，将测试数据传送给离线工作站，工作站从数据库中调出相应板号程序，打开数据包按照报警定位图片信息根据工艺标准逐一进行排查，确定缺陷返工维修。
图4
5 结束语
在编程时程序设计过程越完整元件属性定义越准确误报率越低，大批量PCB板生产检测效率高，稳定产品质量加强过程控制尤为重要。
参考文献
深圳欧菲光科技股份有限公司是一家国内领先的精密光电薄膜元器件制造商，以拥有自主知识产权的精密光电薄膜镀膜技术为依托，长期从事精密光电薄膜元器件的研发、生产和销售。公司主要产品包括红外截止滤光片及镜座组件和纯平触摸屏，其他产品和业务包括光纤头镀膜、光学低通滤波器、保护玻璃、激光光学读取头薄膜元件、分光棱镜等，产品广泛应用于手机、数码相机、摄像机、投影仪、DVD设备等消费类电子产品领域，以及医疗器械、监控系统、光通信等其他领域。2007年和2008年，公司在红外截止滤光片市场，均占据全球出货量第一的位置。
重视研发团队建设 提升核心竞争力
欧菲光的研发技术团队多年从事精密光电薄膜元器件的开发与生产，对于精密光电薄膜的核心工艺技术有着深刻的理解和掌握。公司董事长蔡荣军是中国光学学会薄膜专业委员会委员，是业内具有广泛声誉的专家，拥有与全球业内一流专家进行技术交流的平台和渠道。公司一直高度重视研发工作投入，近年来研发投入占营业收入比例达5.62％。公司研发成果丰硕，其中成功开发并能够工业化量产的精密光电薄膜元器件产品包括红外截止滤光片、纯平电阻式触摸屏、光学低通滤波器、光纤头镀膜、保护玻璃、激光光学读取头光学薄膜元件、分光棱镜等。公司依托在镀膜技术、材料工艺及精密加工技术等方面的专有技术能力及研发攻关能力，先后攻克了多个技术难关，成为我国较早掌握了纯平电阻式触摸屏生产核心技术并形成规模化生产能力的厂商，体现了公司雄厚的研发能力和技术实力，有效地提升了核心竞争能力。
高效生产系统 铸就一流产品
欧菲光公司以精干的生产管理团队为基础，以现代生产管理理论为指导，持续改进生产管理水平，建立了灵活高效的生产系统，更好地适应了公司“以销定产”的生产模式，能够配合高端客户的实时订单要求迅速组织生产，实现供货，为公司维护高端客户群建立了良好的基础。公司建立了较为完善的质量管理系统，在各个环节实现对产品品质的全方位控制。在采购环节，公司在全球范围内选择供应商，制定了严格的供应商认证制度，采购高品质的原材料。公司的光学玻璃、膜材、ITO导电薄膜等原材料来自德国、日本、韩国等多个国家。在研发环节，公司研发产品时即采用最先进、最有利于产品品质稳定的生产工艺。在生产环节，公司采取流程控制与节点控制结合的质量控制技术，严格控制产品质量水平，达到国际一流水平。公司产品直接的或者通过大立光电、伟创力集团、ST意法半导体等国际主流组件厂商间接的，供货给诺基亚、索尼爱立信、靡托罗拉、中兴通讯、天宇朗通等国内外知名品牌手机厂商和索尼、奥林巴斯等国际知名消费类电子产品生产厂商。
价格优势显著 保证客户资源
欧菲光通过有效的成本控制，保持产品价格的国际竞争力。公司与供应商保持长期的合作，通过规模化的采购降低原材料成本，不断扩大生产规模，利用规模效应降低单位产品固定成本水平。公司通过自主研发部分关键生产设备，大幅度地降低设备采购价格，降低设备摊销成本。公司还通过不断提高生产工艺技术水平和生产管理水平，提高良品率，降低生产成本。凭借规模化的供货能力、一流而稳定的产品质量和有竞争力的产品价格，公司拓展了一批业内主流的大客户。随着业务的不断发展和技术水平的日益提高，公司的经营模式开始由简单地为客户提供定制的产品，向参与客户系统开发并为客户提供量身设计定做的产品转化。公司能够迅速配合客户新产品对元器件性能的更高要求，进一步稳定和巩固了与核心高端客户的合作关系。稳定的高端客户资源，为本公司业绩的稳定和未来的发展奠定了良好的基础。
2007、2008、2009年，欧菲光共实现主营业务收入分别为：1.53亿元、2.30亿元、3.72亿元。净利润分别达到：3055万元、3728万元、5098万元。公司此次IPO募集资金将投资于：精密光电薄膜元器件生产项目、精密光电薄膜技术研发中心项目。项目的建成投产将丰富公司现有产品线的宽度和深度，提高产品附加值，巩固公司现有的行业地位，进一步提高市场占有率，提升公司的研发和创新能力。有效地增强公司的综合竞争实力。
关键词：激光诱导击穿光谱；实时分析；分析软件
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）37-0086-02
激光诱导击穿光谱（Laser-induced breakdown spectroscopy，LIBS）技术是通过探测等离子体中原子或离子光谱来分析样品中的元素种类和含量，以便实现对物质元素成分的定性及定量分析。作为一种定性与定量分析工具，LIBS具有对样品破坏性小、无需复杂的样品预处理、能同时对多种元素进行分析及能实时在线分析等优点，因此非常适合于固体、液体及气体元素成分的实时检测。目前，LIBS已被广泛地应用于环境污染监控、地质土壤检测、冶金分析、艺术品鉴定、材料分析与生物医学化验等领域。
在LIBS技术的操作过程中，通常是先用光谱仪自带的软件观察光谱波形，然后进行保存，之后再用origin等作图软件进行分析，这显然不能满足实时分析的要求。本文基于Ocean Optics公司的HR4000的高分辨光谱仪，采用C#语言编程，研发了基于高分辨光谱仪的激光诱导击穿光谱实时分析软件，该软件在显示波形的同时，可以对数据进行处理，能够满足实时分析系统的要求。
一、软件的设计
基于高分辨光谱仪的激光诱导击穿光谱实时分析软件用C#完成设计。该软件能实时采集LIBS谱线和显示，能同时抓取三个特定峰来进行观察，并且可以计算这三个峰的强度以及两峰之间的强度比，根据强度比的变化来进行定性与定量分析。
1.实时读取光谱仪中采集的数据。导入Ocean Optics公司提供的光谱仪API函数，根据提供的手册说明，调用数据读取以及数据设置的类和函数，其中CCoWrapperClass类是最重要的。依次调用openAllSpectrometers、setIntegrationTime、getSpectrum和getWavelengths函数，就把光谱仪中的数据读到了内存中。setIntegrationTime函数中的参数可以通过“积分时间框”来进行设定。因为激光的频率选定为10Hz，所以积分时间设定为200ms。其中定时器的时间设定为250ms，多出的50ms是让程序有时间做一些数学计算。
2.多次读取光谱仪中的数据，求平均值，减少误差。平均数据是这样得来的：设定“平均次数”的值，程序会持续读取光谱仪的数据，求出平均值。因为在实际观察中，有时会出现光谱仪中的数据为空（与在关闭激光时采集的光谱相似，等于没有把等离子体的特征光谱读进来）。
3.抓取特定峰，进行观察。自带的软件只实现了显示，但是无法观察特定的峰值。比如，想同时观察在相同电压下Fe I峰和Fe Ⅱ峰值，自带软件无法实现。本文的软件做了这方面的改进，能观察200nm～1100nm内的任意峰值，并且是实时的。
4.更好地确定等离子体温度以及元素的浓度。在LIBS技术中，实验的可重复性是比较差的。但是当环境有所变化时，放大电压可能需要调整。通过对玻尔兹曼公式的推导，可以观察等离子体的温度，通过观察强度比值变化，来适当调整电压，实现实验的可重复性。
二、初步应用
激光源为ZKLASER公司生产的MQV-2000-10型的Nd-YAG激光器，该仪器可发射波长为1064nm、532nm、355nm以及266nm的脉冲激光。激光能量在放大电压0～1000V的调节范围内能产生最高2000mJ的脉冲激光。脉冲激光的持续时间为20ns，脉冲激光频率可选择外控，也可选择内置的1Hz、5Hz以及10Hz。光谱仪为Ocean Optics公司的HR4000型高分辨光谱仪。该光谱仪可分辨波段为200nm～1100nm，最高可辨识强度为17000cps，波长间隔为0.27nm，扫描时间最低为3.8ms，并可多次扫描。
本实验装置波长选择1064nm，激光频率设置为10Hz。激光通过石英凸镜，聚焦于样品（放置于样品台上）表面，从而产生出等离子体。与样品成45°聚光镜收集这些等离子体特征光谱，然后通过光谱仪连接到PC上显示和存储收集到的频谱。本实验是在大气环境下进行的。通过实验可以观察到等离子体的温度比较稳定以及Ti元素的含量值的误差比较小。图1为AlⅡ/AlⅠ和TiⅠ/AlⅠ的比值。如图所示，可以观察到等离子体的温度比较稳定以及Ti元素的含量值的误差比较小。
三、小结与展望
通过初步应用表明，该软件运行稳定、可靠，能够完成已设计的功能。通过对Al2O3及SiO2等样品的LIBS数据进行分析表明，基于高分辨光谱仪的激光诱导击穿光谱实时分析软件的设计是可行的，能较好的对样品进行定性、定量分析。其中对等离子体温度的计算以及对于元素的定量分析，大大改善了LIBS技术的实时分析应用。在整个程序设计过程中，充分利用了C#方便、直观的数据处理功能来对LIBS谱线进行处理与分析。在今后进一步的研究中可将其功能更加完善，以实现更加良好的用户界面及灵活的使用方式。
参考文献：
[1]胡志裕.等.基于LabVIEW的激光诱导击穿光谱谱线识别软件研究[J].光谱学与光谱分析，2012，（3）：602-605.
[2]A.Bertolini，etc.Anal.Bioanal.Chem，2006，（385）：240-247.
[3]D.Santos Jr.，etc. Appl.Spectrosc，2008，（62）：1137-1143.
[4]季振国，等.激光诱导击穿光谱及其在元素分析中的应用[J].材料科学与工程学报，2011，29（3）：455-460.
[5]Z.G.Ji，J.H.Xi and Q.N.Mao.J.Inorg.Mater，2010，（25）：893-896.
关键词：X射线荧光光谱法；测定；铜精矿；砷；铅；镉
中图分类号：P618.41 文献标识码：A 文章编号：
铜精矿是国家重要资源性商品，砷、铅和镉属于铜精矿产品中的有害元素，国家质量监督检验检疫总局、商务部、国家环保总局联合的第49号公告，以及国家强制性标准GB20424-2006规定了铜精矿产品中所含有害元素的限量。目前，砷、铅和镉等元素的分析通常采用火焰原子吸收光谱法、滴定法、氢化物发生-原子荧光光谱法、电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)等，上述方法存在分析程序繁琐、操作复杂、无法满足对铜精矿中有害元素实时监控等缺点。本工作采用粉末直接压片制样，用X射线荧光光谱法测定铜精矿中砷、铅和镉的含量。并采用理论影响系数法进行基体校正，样品的分析过程仅需10分钟左右即可完成。
1试验部分
1.1仪器与试剂
54型X射线荧光光谱仪;HP40压片机;行星研磨仪。
所用硼酸为化学纯，微晶纤维素为分析纯。
1.2仪器工作条件
端窗型锗靶X射线管，功率4kw，电压为60kV，探测器为闪烁计数器(SC)，分光晶体为LIF20。，其他测量条件见表1。
表l仪器工作条件
1.3试验方法
将样品研磨至粒径为0.074mm(200目)，于(105士5)℃下烘干40min，冷却至室温。称取烘干后试样(5.000士0.005)g，加人0.59微晶纤维素，在研磨仪上以转速350r·min-1研磨2min，于压片机上以硼酸镶边垫底15t压力下保持40s。用洗耳球吹去试料片表面存在的浮尘，制得的样片光滑平整，无裂纹，在仪器工作条件下进行测定。
1.4标准样片的选择和制备
采用国家一级标准物质(GBW07166、GBW07169、GBW07170、GBW070075、GI3W070076)，行业级标准物质(YSS021-2004、YSS022-2004、YSS029-2006)绘制工作曲线，标准物质中未标示的成分以化学法定值，为了使工作曲线测量范围更合理适用，增加了3个经化学法定值的铜精矿样品(S-1、S-2、S-3)作为标准物质参与工作曲线的制作。另外对基体和轻元素等以扫描模式进行了测量，使得目标元素可以获得软件更为合理的计算评估。标准物质中待测元素含量见表2。
表2标准物质中待测元素的质量分数
2结果与讨论
2.1分析线的选择
考虑到铜精矿中砷和镉的含量水平都较低，选择强度较高的线作为分析线，砷的和铅的线互有干扰，以铅作重叠峰校正，铅的分析线选择与线，避开砷的干扰线。
2.3样品量的选择
分别取 YSS029-2006和 YSS021-2004两个样品各1.000，2.000，3.000，4.000，5.0009，按试验方法进行样品压片测定。结果表明:样品量达到3.0000以上时，砷、镉和铅的分析结果受样品量的影响很小。试验选择样品制备时样品量为5.0000。
2.4压力和保压时间的选择
取研磨好的铜精矿样品，在不同的压力下，选择不同的保压时间，测定各元素的荧光强度。结果表明:当压力为15t、保压时间为40s时，压片效果最好。
2.5工作曲线的校正及检出限
在仪器工作条件下测量GBW07166、GBW07169、GBW07170等8个标准物质和3个化学法定值的铜精矿样品的荧光强度。用随机分析软件SPectraplus中的理论影响系数法进行回归及基体效应的校正，见式(1)。
(1)
式中: 、为测量元素和干扰元素的浓度; 和b为工作曲线的斜率和截距; 为测量元素的荧光强度; 为理论影响系数。
按测定值的3倍标准偏差比斜率计算各元素的检出限，校正后砷、铅和福的检出限依次为9，35，13mg·g-1。
2.6方法的精密度
选择一个铜精矿样品制备11个样片，按试验方法进行测定，对其中一个样片连续3d重复测定共计11次，测定结果见表3。
表3精密度试验结果(n=11)
2.7方法的准确度
按试验方法对3个铜精矿样品进行分析，并与化学法的结果进行比对，结果(质量分数)见表4。分析结果在允许误差内，能满足分析要求。
表4准确度试验结果 %
采用X射线荧光光谱法结合直接粉末压片技术建立的测定铜精矿中砷、铅和镉含量的方法，有效地节省了分析时间，提高了分析效率，能满足铜精矿中砷、铅和镉含量的快速测定要求。
参考文献：
[1] GB/T3884.6铜精矿化学分析方法铅、锌、镉和镍量的测定[S].
[2] GB/T3884.7铜精矿化学分析方法铅量的测定[S].
[3]GB/T3884.9铜精矿化学分析方法砷和秘量的测定[S].
[4]苏明跃，冯宇新.顺序注射一氢化物发生原子荧光光谱法测定铜精矿中砷[J].冶金分析，2007，27(10):36-39.
[5]SN/T2047-2008进口铜精矿中杂质元素含量的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法[S].
[关键词]：交通 显示 发光强度 环境 测试
0. 引言
随着道路交通智能化建设的发展，用户对交通信号显示单元的工作要求也在不断提高，为了避免交通显示单元受自然环境影响而造成显示信息的错误，进而导致的交通事故的发生，就要求交通显示单元在设计过程中必须做好极端天气条件下工作的模拟仿真。本文涉及到的测试系统属于自动控制及控制单元照度光电领域，可以模拟特殊极限自然环境下对显示单元光线造成阻碍，以及测试其对交通信号显示单元工作的影响程度。
1. 系统的构成与工作环境的模拟原理
根据GB14887-2011和GAT414-2003标准交通系统的归类，将交通信号灯、交通信息动态显示屏等其归为面光源信号，因此测量对象视为面光源灯具的发光强度测量，采用客观光度测量法，结合光学中的固定距离法对交通显示单元的发光强度进行测量。
依据上述要求，该系统是由交通显示单元的功率因数调整单元、光线信息输入控制单元、数据运算单元以及模拟不同环境和强度的雨、雪、雾、霾的发生单元共同组成，即在一个密闭的空间里，交通显示单元以正常工作模式运行，利用雨、雪、雾、霾的发生单元产生模拟现场的自然环境，通过采集交通显示反光单元在不同自然环境中产生可变化的入射光线，测量感光元器件表面的受光程度，即照度，通过它与光源的发光强度成正比，与距离的平方成反比，斜射面上的照度还与光线入射角的余弦函数有关的计算，即EV（Exposure Value）值，将交通显示单元的光线强度计量后，利用系统内的光敏元件通过运算系统输出显示。
2.交通显示单元发光强度的测试
目前，常规使用的是暗室结构测量交通显示单元的发光强度，没有精准的对平行光轴测试的方法，特别是大面积超薄PCB板及以超薄玻璃为基材制作的易变形电路板显示单元，由于考虑其变形及易碎特性，不易使用传统的机械加持法测量发光强度。本文讲述的交通显示单元极限环境运行仿真测试系统，就可以克服此类测试缺陷，能够更好地解决交通控制显示单元发光强度的模拟测试。
本测试系统可以测量由不同供电种类、不同供电模式的交通控制单元的发光强度，不同外观几何尺寸的交通显示单元均可以本测试系统进行准确测量，同时将发光强度测量值通过外接USB和网络端口及光照强度显示单元输出显示。
当外界环境干扰因素，如温度在0℃～40℃、湿度在0～80%RH、光照度在0～2000lux范围变化时，对本测试系统的测量精度不会造成任何影响，测试电路依然可以可靠地工作，且抗干扰能力较强。
3. 极限环境――对交通显示单元发光强度的影响
这里所谓的极限环境指雨、雪、雾、霾存在的天气环境。当极限环境出现时，由于交通显示单元的光线会受到影响，导致交通参与者对交通显示单元的视觉力度就会减弱，严重影响交通道路的畅通。
当遇到雨、雪天气时，交通显示单元的光线不仅会因为雨雪散落时受距离传输的阻碍导致远距离不可观测显示单元的发光状态，而且由于雨雪的物质特性使其对光线有一定的散射折射等作用，促使交通显示单元的发光强度在此类环境下的视觉能见度偏弱。无论是在何种亮度视觉环境下，视力的清晰等级都会随着雾浓度的增加而降低，当雾浓度大于90%时或者霾出现时，清晰度均为0。在雾气环境中，可见光透射率的下降可以看做是对比度降低的结果，雾浓度越高，对比度越低。因此交通参与者在雾中就不那么容易看清交通显示单元的发光强度了。雾天时由于空气中有悬浮颗粒，对不同波长的光产生的散射和吸收就会不同，使其能见度降低，光源颜色也会改变，对交通显示单元发光强度影响极大，这都不利于交通安全。
综上所述，为了能清晰地了解极限环境对交通显示单元发光强度的影响，我们将应用交通显示单元极限环境运行仿真测试仪进行环境模拟测试。
4.极限环境对交通显示单元发光强度的模拟测试
本文以极限环境―雨、雪、雾、霾作为干扰对象进行交通显示单元发光强度的模拟测试。由于试验中的雾不能时浓时稀、不能此浓彼薄，即要求其具有稳定和均匀的特性，因此需要模拟雨、雪、雾、霾环境的发生器来模拟交通显示单元在自然环境中的工作状况。试验以交流24V电压、直径 400mm的单色绿光LED无图案信号灯作为待测显示对象，通过光谱仪采集到的单色绿光LED灯的光谱范围为564nm～565nm。
首先需要测试系统在无任何环境干扰的情况下检测交通显示单元的发光强度。根据发光强度与照度之间的转换关系可知在相同的测试环境下，发光强度与照度呈现出正比例关系，因此本文直接测量照度值就可以检测出发光强度的变化。将待测显示单元固定在滑动夹具的中心位置，关闭前端连接箱遮光盖，接通电源10s后，观察照度计现实的照度数值，若测量值在正常工作范围内，则将其作为参照标准值，即无雾条件下的照度值E0（lx）。
本系统设计的环境模拟单元同时具备雨、雪、雾、霾环境下环境试验机的功能，其试验功能应该满足GB5170.20-90，GB135170.9-1996的各项要求，对国家标准和行业标准尚未要求的雾、霾等试验标准，在本设计完成后，由企业及时制定企业标准，并且提交国家质量计量部门进行标准备案。本试验中雾、霾的模拟通过对自然环境实际中的雾、霾测量后，以释放二氧化碳（干冰）来进行模拟，模拟从较稀薄的辐射雾，再经蒸汽雾，直到较浓的平流雾。经试验，通过控制固体二氧化碳与空气的接触量，二氧化碳由固体变成气体时吸收大量的热，使周围空气的温度降的很快，空气温度降了，它对水的溶解度变小，水蒸气就凝聚，所以周围的水蒸气就变成了小液滴，可形成淡雾、中雾、浓雾，也就是说控制固体二氧化碳的释放可以出现不同的雾或者霾的浓度。当雾霾试验机调至低档位，5秒钟关闭，让雾扩散均匀后开始测量，至照度计的显示值稳定后，读出此刻的照度值E1 ， 此时的E1
T1----轻雾霾条件下光的透射率（%）
E0----无雾霾条件下的照度值（lx）
E1----轻雾霾条件下的照度值（lx）
雾霾浓度的百分比 P1=1-T1
打开前端连接箱遮光盖，待雾散尽后重新关闭遮光盖，将调至中档位，5秒钟后关闭，至照度计显示值稳定后，读出此刻的照度值E2，此时E2
T2----中雾霾条件下光的透射率（%）
E0---无雾霾条件下的照度值（lx）
E2----中雾霾条件下的照度值（lx）
雾、霾浓度的百分比 P2=1-T2
P1
再次打开遮光盖，待雾散尽后重新关闭遮光盖，将模拟环境发生仪调至高档位，5秒钟后关闭，至照度计显示值稳定后，读出此刻的照度值E3，此时E3
T2----浓雾条件下光的透射率（%）
E0----无雾条件下的照度值（lx）
E3----浓-雾条件下的照度值（lx）
雾、霾浓度的百分比 P3=1-T3
P2
为了数值精准，进行重复试验5次，取实验的平均值作为最后结果。实验结果如下：
综上所述，结合雾、霾的浓度值P1、P2、P3与照度值E0、E1、E2、E3，即可得知随着雾浓度的递增，绿光照度值递减，透射率下降。
为了进行数据比对，取上述试验中5秒钟的喷雾量作为基准，即雾浓度保持不变，将待测显示单元分别改为交流24V、直径 400mm的单色黄光LED无图案信号灯和单色红光LED无图案信号灯，用同样的方法进行试验，用光谱仪采集到的单色黄色和红色LED信号灯的光谱范围分别为591nm～593nm、620nm～625nm。整理得出数据结果：
透射率
5. 结论及讨论
通过数据比对得知：三种单色LED信号灯在不同雾浓度时，透射率各不相同，并且均随着雾霾浓度的增加，透射率下降。当浓度相同时，绿光LED的透雾性能最佳，然后是黄光LED灯，红光LED灯的透雾性能较差。
本实验的工作内容只是针对交通信号灯在极限环境――雾霾条件下的初步研究。之前的相关研究结果大多以白光LED的透射率作为基准，本文用已校验合格的绿光LED信号灯作为基准，突破常规，不但将试验程序简单化，而且依旧能得出准确的比对结果。并且在以往的研究中都是以空气加湿器作为模拟自然环境中的雾的来源设备，由于加湿器喷出的雾含有水汽较多，导致湿度较大，因此该方式并非为试验的理想设备。本文的交通显示单元极限环境运行仿真测试系统采用二氧化碳由固体变成气体时吸收大量的热，使周围空气的温度降的很快，使环境空气温度降低，对水的溶解度变小，水蒸气就产生凝聚来模拟自然环境中的雾、霾对交通显示单元发光强度的影响程度，同时必须建立一个密闭的空间测试模拟环境，避免因周围环境的特性而影响测量结果。
我们下一步将研究方向集中在应用该交通显示单元极限环境运行仿真测试仪在极限环境――雨、雪、雾霾等条件下，对交通显示单元发光强度和交通动态视觉信息的影响，形成更加规范的研究数据与结果，希望此试验的研究对交通显示系统起到一定的指导作用，进而来加强在恶劣天气的条件下道路交通的安全保障。
参考文献
[1] 王立文. 基于LED的特性的信号灯未来发展策略[J].科技风.2012（14）
[2] 任广起. 光照度测量系统设计[D].西安工业大学.2012
[3] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局：GB 14887-2011 道路交通信号灯标准[S]. 北京：中国标准出版社，2012.
[4] 关雪峰，赵海天，胡珊珊. 中间视觉条件下亮度对视力清晰度影响的“E”方法测定[J].照明工程学报，2010，21 （3）：17～24.
[5] 张艳红，欧博，孙晓光. 大雾天气高速公路交通事故成因分析及解决措施 [J]. 中国科技信息. 2008 （19）.
[6] 吕正，吕亮，樊其明.雾灯穿透能力最佳波长的试验确定[M].中国计量科学研究院.2007-11
关键词：CCD；直读发射光谱仪；相板；摄谱
1. 发射光谱分析的基本原理及主要仪器设备
1.1 原子发射光谱法是以测量物质内部能级跃迁时辐射出电磁波的波长和强度为基础的光学分析法。组成物质成分的各种元素或化合物，在一定的温度条件下解离成原子或离子，激发辐射出各种不同特征波长的复合光；经过光谱仪的分光系统分光记录后得到一系列代表各元素的特征谱线；[1] 不同元素，产生不同波长的光谱线，通过观察辨认各特征波长谱线存在的情况，可以进行光谱定性分析，各元素的谱线强度与物质的含量有关，通过进一步测量各特征谱线的黑度可以进行光谱定量分析。[2]
1.2 在地质矿样的光谱分析中通常使用一米平面光栅摄谱仪或两米平面光栅摄谱仪。常用的激发源是交直流电弧发生器。测微光度计用来测量相板上各元素相对应的谱线的黑度。光谱投影仪是目视观察相板上谱线黑度的仪器，是进行光谱定性、半定量分析的必备仪器。CCD-1型平面光栅直读发射光谱仪将被测元素的光谱线用光电倍增管接收，然后经放大、光电直接测量，显示读数及含量。
2. 光谱分析的特点及应用范围
2.1 原子发射光谱分析是一种多元素分析技术，其操作简单，分析速度快。对于岩石、矿物试样，可以不经任何处理，直接利用固体粉末制样，就能同时对样品中几十种金属元素进行全分析。可以避免溶液测试样品的一些缺点，例如易挥发元素硼的损失、难溶元素锡分解不完全等问题，原子发射光谱法可以利用不同的元素蒸发温度的差异来避开某些干扰，可以用来全面了解各种岩石、土壤、矿物等成分的含量，为剔除低品位的矿石矿物，为矿产的综合利用，为选择合理的分析方法、查明化学分析的干扰成分，制定合理的分析方案等提供了依据。
2.2 地球化学试样分析通常批量较大，一些元素如镓、锡、硼、银等因多种原因难以用多元素分析流程测试，通常使用石墨炉原子吸收光谱法、极谱法等逐一测定。而原子发射光谱法选择性好，只要选择合适的工作条件，减少谱线的重叠干扰，可以一次摄谱同时完成镓、锡、硼、钼、铅、银等元素的分析测试，而不需进行化学分离，减少了单元素分析流程，降低了分析成本，提高了分析效率。原子发射光谱法适用于微量及痕量元素的分析，测定各元素的指标可达到《区域地球化学勘查规范》（DZ/T0167-95）的要求，准确度较高，已广泛应用于地球化学勘查试样批量分析中。
3. 传统相板摄谱法
3.1 试剂的配制：对光谱分析来说，曝光后的相板一般都在固定条件下显影。显影液有多种配方，通常使用A（米吐尔、无水亚硫酸钠、对苯二酚）和B（无水碳酸钠、溴化钾）显影液。配制显影液时必须按照试剂的先后顺序逐一加入，充分搅拌待一种试剂完全溶解后再加入另一种试剂，否则显影液容易变质、失效。配制好的A液和B液要分别存放在两个棕色瓶中，不能混合在一个瓶中，密闭遮光存放在阴凉处，待相板显影时将A液和B液按比例等量混合。根据需要，混合后的显影液还可以加入一定量的蒸馏水稀释。定影液的配制方法和显影液一致，必须按照试剂的先后顺序逐一加入，充分搅拌待一种试剂完全溶解后再加入另一种试剂。为了防止相板的胶面在冲洗过程中过分吸水膨胀，破损或脱落，通常会在定影液中加入坚膜剂明矾，它可以使相板的胶面变得坚固。明矾在酸性条件下才能发挥坚膜剂的作用。因此，我们在定影液中加入一定量的冰醋酸。
3.2 摄谱及洗相：制备好试样后操作人员首先进入暗室，在红光灯下将相板装入暗盒。把暗盒装在摄谱仪上，开始摄谱。相板曝光后，操作人员再次进入暗室，将相板进行显影、定影。暗室处理对测试分析结果有直接的关系，其中显影液的成分，各种分析试剂的配比，显影液的温度以及显影时间等相关因素对相板谱线的黑度影响很大。如果操作人员显影时间过长，相板上谱线的黑度就较深，若显影时间过短，谱线的黑度就较浅。每个人的视觉误差不同，相板上谱线的黑度不同，直接影响分析测试结果。相板经过显影、定影后需要用流动的清水缓慢冲洗，以洗去残留在相板上的硫代硫酸钠及银的配合物，使相板上曝光的谱线清晰可见。否则相板晾干后表面会有一层白色的硫代硫酸钠结晶，它吸收空气中的二氧化碳后，分解出的硫与银发生反应生成硫化银，使相板变色，谱线模糊不清，无法测试相板的黑度。
3.3 测光及结果计算：测光时相板应调平，保证谱线在测微光度计的狭缝上的成像特别清晰，同时相板的谱带要与测微光度计的狭缝保持平行。相板调平后进行零点校正，测试过程中要严格保持狭缝的宽度一致，不能中途改变，分析测试人员要时刻注意相板每板移一步，必须保证测光狭缝始终与谱带居中切平。测试结束后处理分析样品的谱线，保存测试结果。
4.光谱直读摄谱法
4.1 CCD-1型平面光栅电弧直读发射光谱仪简介：CCD-1型平面光栅电弧直读发射光谱仪使用高品质的CCD全谱单色器代替相板采集信息，以直读数字信息的方式取代了摄谱时使用感光相板摄谱、洗相、定影、晾干、调平译谱等一系列过程，大大提升了分析速度。现在的CCD-1型平面光栅电弧直读发射光谱仪使用SpecDirect分析软件，支持WinXp/Win7/Win8系统。SpecDirect 是数据采集和数据处理软件，主要功能有建立分析方法和管理、数据采集、查看谱图、谱线位置指示、谱图局部放大、分析测试结果存盘和打印、测量数据结果可根据需要导出为文本文件或Excel电子表格。其中谱线的波长定位功能，极大的方便光谱分析人员辨识和分析不熟悉的特 征谱线和谱线的位置。
4.2 用SpecDirect分析软件摄谱及数据处理：SpecDirect分析软件，操作界面简便实用。试样准备好后，操作人员双击软件的桌面快捷图标进入软件操作界面，在主程序屏幕中点击工具栏按钮打开方法，再点击样品摄谱窗口，输入样品编号，该软件可同时输入1000件样品号。输完后点击确定。点击试样摄谱按钮开始摄谱，所有试样完成摄谱后，单击结束退出。位餮品分析按钮，进入数据分析界面。首先要校正参考线。校准后谱线指示针应对准参考线的峰顶上，可以使用放大谱图的功能来确定指针是否对准谱线。校准参考线后点击校正谱带按钮，开始校正谱带波长，多次校正直至所有谱线偏移为零。单击开始测量按钮，软件进行数据测试。测完后选择存盘，点击确定后显示标准曲线，逐条修正曲线后保存文件，打印数据。
5. 传统相板摄谱与光谱直读的对比
5.1 原子发射光谱分析之前多采用相板记录方式，需要经过洗相、显影、定影、晾干等一系列过程，流程较长。每个人操作时显影温度、显影时间不同对相板黑度影响很大。晾干后的相板还需用测微光度计测量相板各元素的谱带黑度，之后经过计算才能得出分析数据。两米平面光栅摄谱仪只是单纯的摄谱仪器，需和测微光度计联合使用才能完成分析测试。
5.2 现在的CCD-1型平面光栅电弧直读发射光谱仪是一整的分析仪器，可以直接将试样曝光的光强转换为数字信号，完全取代了使用感光相板摄谱、洗相、译谱等过程，省去了摄谱前显影液、定影液的配制过程，节约了显影液、定影液试剂及相板的花销，有效地降低了操作人员显影操作时产生的系统误差。CCD-1型平面光栅电弧直读发射光谱仪搭载的SpecDirect分析软件，可同时输入1000件样品号。而相板摄谱时一块相板最多只能摄谱70多件。之前分析人员需要用光谱投影仪目视观察相板上谱线黑度，并且要熟悉掌握各个元素的特征谱线，用平面光栅摄谱仪光谱图对应相板上的谱线查找特定谱线。现在的CCD-1型平面光栅电弧直读发射光谱仪其SpecDirect分析软件的谱线定位功能极大地方便了光谱分析人员辨识和分析不熟悉的特征谱线和谱线的位置。
6. 综述
现在的CCD-1型平面光栅电弧直读发射光谱仪替代了测微光度计和光谱投影仪，其分析应用软件操作界面简便实用，可以一次曝光摄谱满足多元素同时分析的要求，经测试硼、银、锡等元素的分析质量完全满足化探分析的要求，减少了分析环节，降低了操作人员个人操作误差，摒弃了显影液和定影液的使用，减少了人工成本和材料成本，避免了相板洗相过程中分析样品银沾污的困扰。省去了一系列处理过程，具有分析速度快，分析精准，稳定性好的特点。
参考文献：
关键词 圭山山羊；组织；矿物质元素
中图分类号TH2 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）80-0103-02
1 研究目的
圭山山羊是云南省四个保种山羊品种之一，具有抗逆性强，疾病少，耐粗饲，既产乳，又产肉等优良特性。圭山山羊属乳肉兼用型地方山羊品种，又称路南乳山羊。产区以石林县为中心[1]，分布于宜良、弥勒、沪西、陆良、师宗等县。总计约45万只，占全省山羊总数的 7.63%。圭山山羊肉中蛋白质含量高，其赖氨酸，组氨酸含量丰富，氨基酸含量达理想蛋白的78.99%，据报道山羊肉中含胆固醇60MG/100G[2]比猪肉牛肉都低，是一种理想的保健品，圭山山羊背长肌，股二头肌肌纤维直径为82.20UM，95.35UM，比云南的瘤牛100.38UM，100.32UM小[3]，但其嫩度（剪切力）大于云南瘤牛（1.85Kg）。目前研究人员对圭山山羊的肉质、乳质、遗传育种及繁殖等方面进行了大量研究。对普通圭山山羊和云南红骨圭山山羊的骨骼、肉、血液及毛皮内的矿物质元素含量进行测定，对比分析云南红骨山羊骨骼主要矿物元素沉积规律及代谢机理，研究云南红骨圭山山羊红骨特性的本质及形成机理，对丰富骨骼矿物质元素代谢理论具有重要科学意义，可为人和其它动物骨骼矿物质元素代谢紊乱性疾病的研究和治疗提供科学依据。而此方面的研究目前尚未见报道。
2 研究现状
2.1 矿物质元素测定方法研究
评定动物微量元素营养状况最理想的方法之一就是测定动物体微量元素含量及相关活性物质的变化。矿物元素的测定方法很多，常用的有化学分析法，比色法，原子吸收分光光度法。此外极谱法，离子选择性电极法，荧光法等也有一定应用。日常的仪器分析中常使用紫外可见分光光度计、极谱仪及原子吸收分光光度计等仪器来测定钾、钙、钠、镁、铁、锌、铜等金属元素的含量 ，原子吸收法又是其中使用较为普遍的一种方法。国内外资料中提到[4]：分光广度法：测K四苯硼钠比色法，测Ca甲基麝香草酚蓝比色法，测Na醋酸铀锌比色法，测Mg钛黄比色法，测Cl硫氰酸汞比色法，测 P硫酸亚铁钼蓝比色法；采用火焰原子吸收法分别测定羊奶中K、Ca、Na等矿物质的元素含量。试验证明，羊牛等动物奶中钾、钠、镁、钙、铁、锌、铜的含量依次降低，且RSD均小于1.47%。说明该方法测定羊奶中多种矿物元素的含量简便、灵敏、准确度高，猪肉矿物质元素的测量。使用原子吸收分光光度计是测定矿物质元素的常用方法之一，有着相对偏差低、灵敏度高、准确度高的特点。但是普及的原子吸收法检测手续繁琐，检验周期长，试剂用量大，需单元素测定，而且基体干扰严重.近年来发展起来的ICP-AES技术具有多元素同时测定的特点，测定灵敏度高，检测限低，精密度好，线性范围宽，动态范围宽，基体干扰小等明显优点，因而结合化学分离和富集技术得到广泛应用。由于取样量少，有利于缩短操作时间，减小试剂用量和降低空白，提高痕量分析灵敏度和精度，近年来在环境、农业等领域都有应用。例如用电感耦合等离子体-发射光谱法（ICP-AES）同时快速测定水中微量元素的含量，试验结果表明灵敏度、精密度及回收率都能都达到很高的要求。用电感耦合等离子体（ICP）发射光谱法直接测定世界珍稀濒危鸟类-朱鹮羽毛中Cu，Zn，Mn，Ni，Cr，Fe，Mo七种元素的含量。结果表明，此方法简便，具有良好的精密度和准确性。试样在高温等离子火焰中（焰心温度可高达6 000 K 10 000K）待测元素易于被原子化、激发和电离，发射谱线强度大，比经典发射光谱法的灵敏度和准确度都要高，尤其对于那些难原子化的高温元素的测定，更显现出它的优越性，其灵敏度可与石墨炉原子吸收相比。
2.2 分析仪器的使用研究
开机预热四个小时最佳，然后点燃等离子体光源，待稳定半小时后，分别进行仪器各参数的调试，当调试到最佳测试状态以后，选择最适当的元素分析谱线波长，再进行Hg灯定位，同时进行元素标准化，调节蠕动泵，达到最佳进样量和进样速度。试样在激发过程中产生各元素的特征辐射谱线，分光系统进行分光过滤处理，记录下经光电元件接收后转变成的电信号。依据样品中谱线强度与被测元素浓度成正比的关系，计算机自动记录下后，求得未知样品中各种元素的浓度含量。上机前配置的标准液，首先必须考虑的因素是溶液中各离子间的会相互作用和反应。然后按照仪器中各元素的排列状况，对待测的元素进行分组，此时严格控制酸度和介质是另一个必须注意的环节。
采用低温干灰化法制备样品，干灰化法准确度与精密度均高于湿消化法。例如：ICP-AES同时分析毛皮动物貉被毛组织中多种微量元素。经国家人发标准物质GBW07601验证，对于此方法相对误差的范围是0.83%～9.59%，相对标准偏差的范围是0.81%～5.20%，各项检测指标均能满足生物样品检测要求。分别测得健康种貉、自咬症轻、重病貉被毛中的22种微量元素，此种方法可以满足生物样品元素分析的要求[5]。而针对动物毛被样品的复杂基质，对样品的预处理方法需进行专门研究，利用民用微波炉代替专业微波反应器，采用微波加热技术也是目前被广泛应用的一种前处理技术，需利用试剂的不同特点，分别对试剂硝酸、过氧化氢、盐酸和水的配比及试液体积进行试验，对不同的反应功率和反应进行所需的时间都进行条件试验的研究，优化实验条件。例如：确定选择HNO3-H2O2-HCl-H2O酸溶体系，四种试剂配比为8：1：1：5，输出功率360W条件下加热5min，进行试样密闭消解处理动物毛被样品，采用标准溶液基体匹配法消除动物毛被样品复杂的基体干扰，利用电感耦合等离子体原子发射光谱分析技术，同时检测18个动物毛被样品的常量和微量元素。该方法经国家人发标准物质GBW07601验证，这一测试方法的相对误差范围是0.83～9.59，相对标准偏差的范围是0.81～5.20，得到的检测下限、精密度、准确度等指示检测结果的指标对于实际样品尤其是对动物毛被进行的分析中得到验证，生物样品的检测要求虽高，但应用此方法能达到检测目的。从分析设备的分析线数据库中选择，当选用恰当的分析线时，干扰元素少，测定结果满意。从以上离子中可看出在现阶段的研究中利用电感耦合等离子体原子发射光谱分析毛发中的矿物质元素是一种科学、快速、准确而成熟的仪器分析方法。
参考文献
[1]陈韬，等.放牧条件下圭山山羊产肉性能及肉质特性[J].云南畜牧兽医，1996，（4）：12-13.
[2]葛长荣，等.放牧条件下瘤牛的肉质研究[J].云南畜牧兽医，1995（4）：4-7.
[3]魏怀方，等.羊及其产品加工[M].北京科学技术出版社，1990：88-92，292-293.
