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显微成像近红外技术

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2024/06/25

近红外光谱（NIR）

传统的近红外光谱技术测量的是平均光谱，反映样本的平均组成，而近红外显微成像技术增加了光谱的空间分布信息，可以使样品的异质性得到进一步确定。近红外显微成像系统是将近红外光谱仪与光学显微镜联用的系统，主要由近红外主机、近红外显微镜系统和计算机组成。近红外主机多采用干涉分光原理，主要部件包括迈克尔逊干涉仪、显微镜光学系统、检测器等。显微镜把光束聚焦到测量样品的微区上，可移动镜头从而对样品进行点、线、面的分子水平的扫描，可以快速获得大量的近红外光谱图，并把测量点的坐标与对应的红外光谱同时存入计算机，得到不同化合物在微区分布的平面图或立体图。

1. 近红外显微成像技术的特点

（1）样品不需预处理。

（2）穿透能力强。

（3）水的干扰小，可以对鲜活组织和溶液中的细胞样品直接测定。

（4）测定的区域可达到lcm²以上，并且可以检测粗糙表面的样品。

（5）非接触性、非破坏性、无环境污染。

（6）二维光谱可以增强分辨率，展示更多的细节。

（7）可分析多种物态的样品。

2. 成像方式

（1）总吸收图像，以每一个的数据点的近红外光谱图为基础，宏观显示图像分析区域内的近红外吸收强度。

（2）单波长成像，以特定波长的近红外吸收强度为特征，显示对应化学官能团在图像分析区域内的分布信息。

（3）化学成像，也叫峰面积图像，是以特定吸收峰的峰面积为特征，显示对应化学官能团在图像分析区域内的分布信息。

（4）相关谱成像，以某一张近红外光谱为标准，计算出整个图像上的像素点光谱与它的相关性，再以相似度为度量成像。特别适于鉴别纯物质中的零星污染物。

（5）峰比率成像，以近红外光谱图不同吸收峰的峰比率为特征，显示对应化学官能团在图像分析区域内的分布信息。

近红外显微成像技术在材料、食品、医药等行业已经发挥了较大的作用，利用其进行化学成分测定及微区分析，快速、简单、直观。与扫描电镜、透射电镜、电子探针、X射线衍射等其他微区分析技术相比，近红外显微成像技术具有制样简单、操作方便、快速定量、无损分析的优点。因此，作为现代分析技术，近红外显微成像技术必将得到越来越广泛的应用。如何建立适用性、稳定性更好的数学模型，实现不同仪器之间、同一仪器不同条件下的定标模型的转移，以及与其他分析技术的联用将是近红外显微成像技术的发展趋势。

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