眾所周知，3D打印技術(shù)能夠?yàn)槲覀儎?chuàng)造不少有意思的小物件，但是現(xiàn)在大多數(shù)產(chǎn)品都僅限于手機(jī)殼等簡單硬件。如今，德國斯圖加特大學(xué)的研究人員們已經(jīng)研發(fā)出了全新的3D打印微型光譜儀，可直接安裝在智能手機(jī)的相機(jī)模塊上，從而創(chuàng)造更高的光譜成像功能。
過去，許多不同的3D打印微型光譜儀已經(jīng)開發(fā)和商業(yè)化，其中許多具有相同的“直接成像”技術(shù)。本質(zhì)上，這些微型儀器通過重新分配入射光來創(chuàng)建空間光譜響應(yīng)，然后可以通過成像傳感器對其進(jìn)行測量并將其轉(zhuǎn)換為讀數(shù)。
然而，盡管這項(xiàng)技術(shù)本身已廣為人知，但斯圖加特的科學(xué)家們成產(chǎn)的設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)更小的尺寸，甚至比競爭對手小兩倍，精度三倍的設(shè)備。這種設(shè)備的優(yōu)勢可能非常明顯，可以安裝到日常智能手機(jī)上，并且可以用于從皮膚疾病診斷到偽鈔檢測的任何事物。
研究人員最初將光譜儀分為兩個(gè)獨(dú)立的部分：集光器和色散成像儀，然后將其轉(zhuǎn)移到SolidWorks上，并在其表面添加鏡頭座和一個(gè)墨水盆。一旦團(tuán)隊(duì)完全優(yōu)化了設(shè)計(jì)，他們便部署了NanoscribeGT23D打印機(jī)來制造他們的第一個(gè)原型。
為了為最終的設(shè)備提供必要的傳感功能，科學(xué)家隨后使用了SIJ-S030噴墨打印機(jī)，以填充其墨水盆并為其分配一個(gè)分散的“狹縫圖像平面”。在光線跟蹤模擬過程中，光束從光譜儀的孔中射出，其縫隙被證明可以用作成像透鏡，分離波長并將其中繼到附近的傳感器。
利用3D打印同時(shí)創(chuàng)建底座和鏡頭，發(fā)現(xiàn)它們可以提供接近完美的對準(zhǔn)，并允許該設(shè)備在490nm至690nm范圍內(nèi)工作。該微型工具還具有在633nm處17.8±1.7nm的光譜分辨率的功能，但研究小組認(rèn)為，使用迭代重建算法，可以進(jìn)一步提高銳度，以實(shí)現(xiàn)新穎的最終用途。
例如，科學(xué)家得出的結(jié)論是，他們的光譜儀能夠“幾乎非侵入式地集成到智能手機(jī)中”，從而可以將其變成高光譜相機(jī)。考慮到華為之類的公司已經(jīng)將單色傳感器集成到了他們的最新設(shè)備中，研究人員推測它們的微觀創(chuàng)造具有巨大的大眾市場潛力。
