材料样品库高通量荧光光谱测试仪

T/CSTMXXXXX—20XXICSXX.XXX.XXXXX中国材料与试验团体标准T/CSTMXXXXX-20XX材料样品库高通量荧光光谱测试仪（征求意见稿）Highthroughputspectrofluorometerformaterialslibrary20XX-XX-XX发布20XX-XX-XX实施发布中关村材料试验技术联盟发布中国材料与试验团体标准委员会T/CSTMXXXXX—20XX1T/CSTMXXXXX—20XX1T/CSTMXXXXX—20XXIT/CSTMXXXXX—20XXI材料样品库高通量荧光光谱测试仪范围本标准规定了材料样品库高通量荧光光谱测试仪的术语和定义、结构与版本、技术要求、检验方法、检验规则及标志、包装、运输及贮存。本标准适用于阵列排布的粉末、厚膜或片状荧光材料发光光谱的大量快速测试。规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB4793.1-2007测量、控制和实验室用电气设备的安全要求第一部分通用要求GB/T191-2008包装储运图示标志GB/T38762.2-2020产品几何技术规范（GPS）尺寸公差第2部分：线性尺寸GB/T38762.3-2020产品几何技术规范（GPS）尺寸公差第3部分：角度尺寸JB/T9329-1999仪器仪表运输、运输贮存基本环境条件及试验方法T/CSTM00120-2019材料基因工程数据通则术语和定义以下术语和定义适用于本文件。3.1材料样品库MaterialLibrary呈{AnBm}阵列方式排布的有限个待测样品（A1B1,A2B1,A3B1….AnBm）。相邻样品的横向间距和纵向间距为固定值,是相邻两个样品的左右横向间距和上下纵向间距，即相邻两个样品中心位置点间的距离a和b，见图1所示的{9×6}阵列材料样品库示例。图1{96}阵列材料样品库3.2高通量光谱测试HighThroughputSpectrumTesting一种高效测定阵列排布样品库光致发光光谱的方法。区别于传统“一次测试一个样品”的单通道光谱测试，具备三通道及以上的并行测试构造，秒级或更快的光谱采样时间，可实现自动遍历测试阵列样品库的光谱，输出样品的发射光谱、色度学参数以及多样品光谱性质直线对比。结构和版本4.1结构材料样品库高通量荧光光谱测试仪主要由激发光源、光谱耦合接收单元、光谱校准单元、光谱数据转换单元、阵列样品台、样品台移动控制单元、数据处理及控制单元组成，其中激发光源数大于等于3个，而光谱接收单元、光谱校准单元和光纤光谱单元的数量与激发光源数一致，且一对一排布安装。图2材料样品库代表性三通道高通量荧光光谱测试仪结构示意图4.2版本仪器分以下两个版本：非联网版：测试数据仅保存在仪器中，不可联网共享，保证数据的安全性和自主产权；联网版：具备自动将测试数据上传至网络公共数据库的功能，便于数据的查看与共享，可设置有限权限或开放权限。技术要求5.1环境条件5.1.1环境温度：-5℃~+40℃。5.1.2相对湿度：不大于80%。5.2一般要求5.2.1除外接计算机以外，仪器整体应具备遮光的外壳，并设置有用于放入或取出样品的接口；5.2.2仪器的功能键、按钮、开关的设置应符合人机工程学特点，以方便使用，不应存在可能引起误操作的缺陷；5.2.3仪器应具备三个或以上多通道并行测试的能力，可实现手动定点测试，或自动遍历所有样品区域测试；5.2.4仪器应可根据需要随时更换不同波长的激发光源；5.2.5仪器应可根据需要随时更换激发光源对应的滤光片。5.3光谱范围5.3.1应至少包含以下波长的激发光源：254nm，370nm，405nm，450nm，515nm，655nm，808nm，980nm，1064nm；5.3.2发射光谱检测范围300nm1000nm。5.4测量几何条件5.4.1光谱接收单元下端探头端距离待测样品表面的间距20±5mm；5.4.2光谱接收单元呈竖直设置，即光谱接收单元下端探头与待测样品表面垂直；各光源单元与光谱接收单元成45°夹角设置，且各光源单元下端位置高度保持一致。5.5□光谱校准5.5.1以标准样品的光谱为基准，通过光谱校准单元应可调节光谱信号的强度系数，从而保证多通道测试的一致性；5.5.2光谱校准单元对不同通道光谱信号的强度系数应可独立调节，调节范围0~100%，且调节强度系数不影响光谱信号的光谱特征。5.6激发光源5.6.1光谱仪应配备多组激发光源供用户选择使用；5.6.2激发光源应为小型模块化设计，每个模块包含用于多通道激发的多个光源单元，具备统一的电源接口、供电电压和主体尺寸；5.6.3激发光源的固定应具备适合于安装和拆卸的特点，以便于用户更换不同波长的激发光源。5.7光谱耦合接收单元5.7.1光谱耦合接收单元应设置有便于更换的滤光片，滤光片种类与激发光源波长相匹配；5.7.2光谱耦合接收单元包含多个耦合镜头及相连的光纤，多个耦合镜头之间的间距与激发光源中的多个光源单元的间距一致。5.8样品台5.8.1阵列样品台上设置有阵列排布的凹槽或其他标记，用于放置待测样品，凹槽或标记之间的间距与耦合镜头之间的间距及光源单元之间的间距相一致；5.8.2样品台由呈直角设置的两个方向的步进电机承载移动，步进电机的步长应小于0.05mm，以保证移动到不同样品位置时均在有效测试范围内；5.8.3阵列样品台移动的控制有专门的软件界面，其中对阵列样品台的各个位点（AnBm）分别编号，每个编号对应于可同时测量的一组样品中的其中一个，用户可以方便的控制样品台移动到指定位置以测试指定位点的样品；5.8.4样品台可在阵列位置任意移动，移动时无噪音，无振动，重复定位误差应小于0.1mm。5.9光谱数据转换单元5.9.1光谱数据转换单元的单次数据处理时间不超过0.5s；5.9.2光谱数据转换单元应具备1024×64及以上的像素；5.9.3光谱数据转换单元应配备紫外增强窗片。5.10光谱分析软件5.10.1材料样品库多通道光谱测试仪应配有相应的光谱分析软件，以实现控制测量模式，展示所测光谱图像，输出光谱数据等功能；5.10.2测量模式可有单次测量和连续测量两种模式，单次测量每次只测一次，展示出稳定的光谱图像，连续测量展示实时测量的光谱图像，便于发现光谱的动态变化；5.10.3光谱分析软件可输出单通道以及多通道测试的每个光谱数据，每个光谱数据以单独的文件存储；5.10.4光谱分析软件输出的数据应符合T/CSTM00120-2019数据标准；5.10.5数据格式包括：测试实验日期，编号，实际样品名称，样品成分元数据，光谱测试条件元数据（环境温度，激发波长），光谱测试结果源数据（发射光谱，色坐标），测试仪器名称和型号，备注。数据格式详见表1。表1材料样品库高通量荧光测试数据格式测试日期样品编号样品名称样品成分测试条件（环境温度，激发波长）测试结果（发射光谱，色坐标）测试仪器名称和型号备注YYYY-MM-DDXX基荧光粉成分配比检验方法6.1一般要求6.1.1采用目测法检查仪器外壳、样品接口、激发光源数量、耦合镜头数量、光纤光谱单元数量；6.1.2仪器的电气安全性依据GB4793.1-2007相关规定检测。6.2光谱范围以激发波长或发射波长在设定光谱范围内的多个标准样品进行测试，检查所得光谱图像与利用通用型紫外-可见-近红外荧光光谱仪所测光谱图像的一致性。6.3测量几何条件6.3.1光谱耦合接收单元下端探头端距离待测样品表面的间距依据GB/T38762.2-2020相关规定检测；6.3.2激发光源与光谱耦合接收单元的夹角依据GB/T38762.3-2020相关规定检测。6.4光谱校准单元6.4.1在连续测量模式下对单个样品进行测试，调节光谱校准单元，观察光谱强度变化范围；6.4.2在连续测量模式下采用多个通道同时测试阵列样品，分别调节各通道光谱校准单元，观察是否对其他通道的光谱图像有影响并校正。6.5激发光源6.5.1激发光源的外观及固定方式采用目测法检查；6.5.2激发光源的单色性使用分光光度计进行测试，发光峰的半高宽不超过15nm。6.6光谱耦合接收单元6.6.1滤光片与激发光源的匹配关系参照附录B；6.6.2耦合镜头的间距依据GB/T38762.2-2020相关规定检测。6.7样品台6.7.1阵列样品台上标记的纵横a与b间距及样品大小依据GB/T38762.2-2020相关规定检测；6.7.2控制阵列样品台移动的步进电机的步长以步进电机的产品说明书为准；6.7.3操作阵列样品台移动控制软件，检查样品台移动距离和速度与软件显示的一致性。6.8光谱数据转换单元在满量程下测试光谱数据，所得数据点数应不少于1024个，对应光谱数据转换单元的阵列像素数。6.9光谱分析软件6.9.1运行仪器的光谱分析软件，检验软件的测量模式等功能性指标；6.9.2查看光谱分析软件输出的数据文件，检查其数据格式与T/CSTM00120-2019数据通则标准的一致性。检验规则7.1材料样品库高通量荧光光谱测试仪产品的检验分为型式检验和出厂检验，检验项目见表2。表2材料样品库高通量荧光测试仪检验项目一览表序号项目名称技术要求检验方法型式检验出厂检验1一般要求5.26.1√√2光谱范围5.36.2√×3测量几何条件5.46.3√×4光谱校准装置5.56.4√×5光源5.66.5√×6光谱接收单元5.76.6√×7样品台及控制程序5.86.7√×8光纤光谱单元5.96.8√×9光谱分析软件5.106.9√×注：√为检验项目，×为不检验项目7.2若检验中出现任意一项不合格，即判该测试仪不合格。7.3凡有下列情况之一时，应进行型式检验：新产品试制定型鉴定或老产品转厂生产；正式生产后，如结构、材料、工艺有较大改变，可能影响产品性能时；产品停产半年以上，恢复生产时；正常批量生产时，每年一次；国家质量监督机构提出型式检验要求时。标志、包装、运输和贮存8.1标志8.1.1铭牌每台仪器应在明显位置设有铭牌，铭牌上应有以下内容：产品名称及型号规格；输入额定电压、额定电流；制造日期。8.1.2包装标识包装储存标识应符合GB/T191-2008的有关规定，应标有“怕雨”、“易碎物品”等字样或标志，还应在产品包装箱上印刷以下内容：产品名称及型号规格；外形尺寸：长×宽×高；产品毛重：×××kg。8.2包装8.2.1仪器应使用工程塑料、有加强筋的厚木板等材质坚固的包装箱，箱内用聚氨酯泡沫缓冲，仪器在包装箱内应牢固可靠，能适应常用运输、装卸工具的运送及装卸。8.2.2仪器包装箱内应随带以下文件：仪器型式鉴定合格证；仪器校准、维护、使用说明书；设备及附件清单。8.3运输仪器的运输应防止振动和碰撞，并遵守包装箱外壁上文字和标志的规定。8.4贮存仪器贮存地点及周围环境不应有腐蚀性气体，环境温度和空气相对湿度符合JB/T9329-1999相关规定；库内保持空气流通，地面干净。

附录A（资料性附录）A.1本标准起草单位：中国科学院上海硅酸盐研究、上海闻奕光电技术有限公司等。A.2本标准起草人：徐小科，刘茜，付延文等。

附录B（规范性附录）滤光片的选择滤光片的选择与光源型号的对应关系见下表：表B.1材料样品库高通量荧光光谱测试仪滤光片型号与光源型号对应关系光源型号滤光片型号LED254nmLP400LED370nmLP400激光器405nmLP440激光器450nmLP480激光器515nmLP580SP500激光器655nmLP700SP630SP600激光器808nmSP780SP720激光器980nmSP930SP720激光器1060nmSP930SP720备注：LP长波通，只允许波长大于指定值的光信号通过；SP短波通，只允许波长小于指定值的光信号通过。前  言本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由中国材料与试验团体标准委员会材料基因工程领域委员会高通量表征技术委员会（CSTM/FC97/TC04）提出。本标准由中国材料与试验团体标准委员会材料基因工程领域委员会（CSTM/FC97）归口。T/CSTMXXXXX—20XXIT/CSTMXXXXX—20XXI引  言材料基因工程的目的是缩短材料研发周期，降低材料研发成本。材料基因工程融汇当代高端科技手段，集计算模拟预测、人工智能操控的高通量制备和表征自主实验、大数据分析和应用等技术于一体，高效加速材料研发进程。高通量表征作为材料研发中评价和筛选材料性能的关键环节，一方面需要变革传统的“一次测试一个样品”的低效模式，通过多通道并行、快速测试、在线数据处理等相融合的手段，提高测试效率；另一方面必需输出规范格式的测试数据，供后端分析和云端共享数据使用。因此，有必要针对创新研发的高通量仪器和装备建立相应的高通量测试仪器标准，使其符合材料基因工程的需求。本标准针对以阵列形式排布的发光材料样品库的三通道及以上的高通量光谱测试仪，除测试仪结构等涉及科学仪器本身的基本标准条款外，更聚焦材料基因工程理念，重点定义了材料样品库和高通量测试名词；同时，根据已经发布的中国材料与试验团体标准委员会材料基因工程领域委员会（CSTM/FC97）提出的T/CSTM00120-2019数据通则，明确了高通量光谱测试输出的源数据与对应的样品和测试条件元数据格式。本标准的制定与实施，对高通量光谱测试仪新兴行业的发展具有重要的指导意义，有利于材料基因工程创新技术的推广，不断突破传统的“一次测试一个样品”的材料表征模式，加速材料性能筛选及优化，为新材料产业发展及提升研发能效奠定技术基础。前  言本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由中国材料与试验团体标准委员会材料基因工程领域委员会高通量表征技术委员会（C