光谱分析法是检测物质成分及含量的常用方法之一,光谱检测可以在不破坏样品的前提下检测出待测物的物质成分,被广泛应用于生物化学检测、医学诊断、环境监测等领域。光谱仪是许多物质分析实验室必备的基本仪器,传统的光谱仪结构复杂、体积大、价格昂贵,研究开发小型、便携式的光谱仪已经成为光谱分析中重要的发展方向。近年来,智能手机的快速发展及高度普及,大大推动了基于智能手机的各类便携式应用设备及仪器的开发研究,此外,光谱分析技术存在诸多与人们生活健康息息相关的应用,比如食品安全监测、药品成分分析、环境污染物测定、皮肤健康测试等等,市场的需求更是促进了各类新型的智能手机分析传感器商品的不断涌现。因此,开发基于智能手机的光谱分析传感器具有广阔的应用前景,具有智能便携、体积小、集成化高、响应速度快等诸多优点。本文以手机自带LED灯为光源设计折返光路,开发了基于智能手机的光谱分析装置。本装置采用基于普通光盘中聚碳酸酯层制备的不同周期性微纳结构作为光谱分析的衍射光栅,有效提高了相机的像素利用率和装置的波长分辨率,同时降低了成本,然后利用该装置实现了水中六价铬和亚硝酸盐的定量检测。主要研究内容如下:1、开发了一套基于智能手机的光谱分析装置。先用智能手机捕获待测样品的光谱图,然后分析光谱图像得到样品相应的吸光谱图,进而建立检测的工作曲线,最后实现了对待测样品的定量检测。本装置中选择用三种不同波长的窄带滤光片实现了对装置的波长像素校准,同时,分析了装置的可检测范围和检测灵敏度:其检测范围受智能手机的内置闪光灯光源和后置镜头技术中CMOS可感应波长范围的限制,可实现约450nm至650nm可见光范围内的有效检测分析,其检测灵敏度与实验室常用的紫外-可见分光光度计基本一致。2、制备了光谱分析装置所需的衍射光栅。基于普通光盘中聚碳酸酯层的周期性微纳结构,利用聚丙烯酰胺凝胶的粘附性和收缩性,实现了光盘结构层上微纳结构的转移复制,制备了具有不同周期结构的衍射光栅,并对凝胶光栅进行了结构表征和周期变化的分析。3、利用已开发的光谱分析装置实现了水中六价铬和亚硝酸盐的定量检测。六价铬和亚硝酸盐对人体健康具有极大危害,对其在水中含量进行实时监测和定量检测具有重要的意义。本文利用开发的光谱分析装置并结合分光光度法,实现了对水中六价铬和亚硝酸盐低含量的定量检测,其检测限均满足国家标准要求。