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微型光纖光譜儀具有廣泛的應用，由于其體積小，它適用于便攜式、手持式、現場、在線、原位、生活和非破壞性的應用。由于使用了光纖，它適用于危險環境（包括化學、生物和放射性）的遠程測量。由于光譜儀沒有移動部件，可靠性高，適合在惡劣的工業現場工作。通過探測器顯示，可以一次性獲得全光譜，測試速度快，適合需要高速測量的應用，如工業在線檢測和化學反應動力學監測。下面是一些典型的應用。
1、透射/反射測量
透射/反射光譜是材料本身的一個重要光學特性。在當今工業蓬勃發展的背景下，對材料本身特性的質量控制越來越嚴格，因此利用微型光纖光譜儀對透射/反射光譜進行快速、準確測量的技術也開始成熟。對于不同種類的樣品，為了獲得更好的光譜數據，透射和反射將演變為更多的形式。
2、紫外線/可見光吸收光譜測量
液體的吸光度測量可以通過不同的實驗布局和波長范圍來實現，如使用浸入式光纖探頭或移動式樣品池進行在線吸光度測量，或使用樣品支架進行樣品吸光度測量。對于測量紫外/可見光波長范圍的光譜儀，可以選擇200-1100nm的波長范圍和1.4nm（FWHM）的分辨率。此外，還需要氘代鹵素燈作為光源。針對不同的應用，可以選擇不同的光纖探頭。
3、光學膜厚測量系統是基于白光干涉原理，可以測量10nm-50μm的膜厚，分辨率為1nm。薄膜測量常被用于半導體晶圓生長過程中，因為需要監測等離子體蝕刻和沉積過程；對于其他應用，如在金屬和玻璃基片上電鍍透明光學涂層，也需要測量涂層的厚度。
4、輻射/發光
輻射/發光測量可以使用不同的實驗設備和不同的波長范圍進行，如余弦校正器、準直透鏡或積分球。微型光纖光譜儀光譜范圍可以是紫外線/可見光波段，也可以是可見光/近紅外波段。
5、農業和食品
在水果收獲期間監測水果質量并向市場提供良好的產品，在現代食品生產的可持續性方面變得越來越重要。在生產過程中，關鍵數據大致包括可溶性固體含量、水含量或硬度。從市場的角度來看，在收獲之后，我們可以繼續監測瘀傷、燙傷、凍傷和腐爛的損害，這樣生產者就可以在保持高產量的同時將好產品帶給消費者。
6、顏色測量
一般來說，對于物體和濃稠液體的顏色測量可以采用不同的實驗布局，如反射式光纖探頭或積分球。在這種測量中，可以使用波長范圍為380至780納米、分辨率（FWHM）為5納米的光譜儀；此外，還需要白色連續光源和白色反射瓦。不同的光纖探頭可用于測量不同的應用，如紡織品、紙張、水果、酒、鳥類羽毛顏色等。
7、熒光
熒光測量是許多生物（葉綠素和類胡蘿卜素）、生物醫學（病理變化的熒光診斷）和環境監測的一種非常有效的測量方法。熒光測量通常需要一個高靈敏度的光譜儀。對于大多數熒光應用，產生的熒光能量只有激發能量的3%左右。熒光的光子能量比激發光小（所以波長較長），而且一般是散射光（向各個方向輻射能量）。
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