3D打印的新应用:智能手机用光谱仪

来源:中关村在线2021-03-03 11:37:55

众所周知,3D打印技术能够为我们创造不少有意思的小物件,但是现在大多数产品都仅限于手机壳等简单硬件。如今,德国斯图加特大学的研究人员们已经研发出了全新的3D打印微型光谱仪,可直接安装在智能手机的相机模块上,从而创造更高的光谱成像功能。

3D打印的新应用:智能手机用光谱仪

3D打印光谱仪可继承到智能手机相机中

过去,许多不同的3D打印微型光谱仪已经开发和商业化,其中许多具有相同的“直接成像”技术。本质上,这些微型仪器通过重新分配入射光来创建空间光谱响应,然后可以通过成像传感器对其进行测量并将其转换为读数。

然而,尽管这项技术本身已广为人知,但斯图加特的科学家们成产的设备可以实现更小的尺寸,甚至比竞争对手小两倍,精度三倍的设备。这种设备的优势可能非常明显,可以安装到日常智能手机上,并且可以用于从皮肤疾病诊断到伪钞检测的任何事物。

3D打印的新应用:智能手机用光谱仪

3D打印光谱仪能够在490纳米-690纳米的范围内工作

研究人员最初将光谱仪分为两个独立的部分:集光器和色散成像仪,然后将其转移到SolidWorks上,并在其表面添加镜头座和一个墨水盆。一旦团队完全优化了设计,他们便部署了Nanoscribe GT2 3D打印机来制造他们的第一个原型。 

为了为最终的设备提供必要的传感功能,科学家随后使用了SIJ-S030喷墨打印机,以填充其墨水盆并为其分配一个分散的“狭缝图像平面”。在光线跟踪模拟过程中,光束从光谱仪的孔中射出,其缝隙被证明可以用作成像透镜,分离波长并将其中继到附近的传感器。

利用3D打印同时创建底座和镜头,发现它们可以提供接近完美的对准,并允许该设备在490 nm至690 nm范围内工作。该微型工具还具有在633 nm处17.8±1.7 nm的光谱分辨率的功能,但研究小组认为,使用迭代重建算法,可以进一步提高锐度,以实现新颖的最终用途。

例如,科学家得出的结论是,他们的光谱仪能够“几乎非侵入式地集成到智能手机中”,从而可以将其变成高光谱相机。考虑到华为之类的公司已经将单色传感器集成到了他们的最新设备中,研究人员推测它们的微观创造具有巨大的大众市场潜力。

责任编辑:胡丁月

标签: 3D打印 光谱仪

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