阵列光谱仪

研究发现，高精度声谱仪能够早期检测疾病、化学武器和环境污染物。 　　美国PAIR技术公司开发一种新型传感器“平面阵列红外线光谱仪”，它可以在较低浓度下在液体和气体中识别生物和化学因子，检测时间低于1秒。新的光谱谱仪没有移动部件，依靠焦平面阵列(FPA)探测器。 　　“这是现有的技术的一个良好的替代技术，”该技术的创始人之一大通布鲁斯博士说，“该仪器没有移动部件，轻巧耐用，体积小，便于携带，可以随身携带它到牙医办公室。“ 　　目前的检测技术是基于傅立叶变换红外(FT - IR光谱)光谱法，需要数十分钟的化学分子指纹识别。一傅立叶变换红外光谱法(FTIR)是一种重要的分析测试手段。近年来,仪器联用等新技术的不断发展,使FTIR的应用范围日益广泛,成为鉴别未知污染物和环境监测的重要工具。

近日，中国科学院合肥物质院安徽光机所张为俊研究员团队在虚像相位阵列光谱仪装置研制及其吸收光谱应用方面取得新进展，相关研究成果以《基于虚像相位阵列的可见光波段皮米分辨宽带CCD光谱仪》和《基于虚像相位阵列光谱仪的宽带高分辨CO2吸收光谱测量技术研究》为题分别发表在学术期刊Analyst(SCI二区, IF=4.20)上和光学学报(ESCI)上。 　　宽带、高分辨光谱可同时精准识别多种物质成分，获取相关的理化特性，在精密测量等众多科学研究与应用领域具有重要的应用价值。然而传统光谱仪难以兼顾高光谱分辨率与宽光谱检测范围，近年来发展的新型色散元件虚像相位阵列为解决该问题提供了新的紧凑型方案。 　　团队赵卫雄研究员和周昊博士设计并建立了可见光和近红外波段两台虚像相位阵列光谱仪(分别工作于可见光660 nm和近红外1.4 μm波段)。使用近红外光谱仪于1.42 ~ 1.45 μm波段测量了CO2气体的吸收光谱，并利用HITRAN数据库实现了一维光谱信息的高精度提取，测量结果与数据库模拟光谱吻合，证明了研制的虚像相位阵列光谱仪的测量准确性及相关光谱反演算法的可靠性。该装置在大气痕量探测、精密测量及基础物理化学研究等领域有着重要的应用前景。 　　本研究工作得到国家自然科学基金(42022051， U21A2028)、中国科学院青年创新促进会(Y202089)、中国科学院合肥物质科学研究院院长基金(YZJJ202101)项目的资助。VIPA 光谱仪示意图。（a）结构示意图；（b）二维光谱图像示意图宽带 CO2吸收光谱测量装置示意图

由于背照式CCD阵列(Back thinned CCD Array)具有量子效率高，动态范围大，暗噪声低，紫外区与近红外区响应好等优点，因此非常适合于200-1100nm范围的检测需要。但由于其造价昂贵，长期以来只能作为大多数阵列式光谱仪生产厂家的高端产品存在，无法得到大范围的应用。目前，美国必达泰克公司(B&W TEK INC.)通过不懈努力，利用目前最新的背照式CCD阵列，已成功开发出全球第一台新一代背照式CCD阵列光谱仪(BRC641E),将背照式CCD阵列光谱仪带入了大众价位。该光谱仪采用了最新的2048× 1 等效元的背照式CCD阵列，动态范围可达5200:1。该光谱仪还采用了全息平场凹面光栅结构，大大地降低了杂散光，并大大增强了紫外区和近红外区的信号。同时由于采用的CCD阵列在横向上具有2048元像素，远大于以往的背照式CCD阵列的像素数量，也为高分辨率的需求提供了保证。该光谱仪采用光纤接口，配置灵活，能够根据不同的需要搭建成不同的光谱检测平台，而其高灵敏度也使其成为了紫外吸收、荧光与拉曼检测的理想选择。与传统的背照式CCD阵列相比，其价格远低于传统背照式CCD阵列光谱仪，虽然其缺少了传统背照式CCD阵列的致冷控温功能，但由于其具有暗噪声自动补偿功能，完全可以满足大部分科研工作和工业应用的需要。 美国必达泰克公司(B&W TEK INC.)一直致力于开发高性价比的阵列式光谱仪与激光器，目前已拥有近百款采用不同的阵列式检测器的光谱仪产品，波长范围覆盖190-2500nm。目前该公司正在自主研究开发其他型号以满足不同的应用需要，有望在近期内完成。届时相信将会给广大阵列式光谱仪的用户们一个更大的惊喜。

必达泰克正式发布Sol™ 2.6系列光纤耦合InGaAs阵列光谱仪 　　美国特拉华州当地2011年1月4日，必达泰克正式发布Sol™ 2.6系列光纤耦合InGaAs阵列光谱仪。Sol™ 2.6光谱仪采用高性能线阵256元InGaAs阵列，具有高灵敏度和高动态范围的特点，致冷温度-15°C，标准光谱范围1550-2550nm。该型光谱仪最大的优势是配备自动校零功能、极低的噪声和高动态范围。四种光谱获取水平，在弱近红外应用中能够获得非常好的测量效果。Sol™ 2.6光谱仪同时配备了三级致冷，无需外部控制模块，可以直接5V DC供电，使用和集成更为方便，体积更小。 　　“Sol™ 2.6系列光谱仪在同级别的光谱仪中，具有最低的坏像素水平，非常适合应用于过程监控、质量控制和生命科学领域”，必达泰克公司COO Dr.Jack Zhou如是说。 　　详情请关注：www.bwtek.com/product/spectrometer/sol26.html. Sol™ 2.6Sol™ 2.6阵列近红外光谱仪

红外显微成像技术是一种快速、无损、无污染的原位检测技术。该技术已经逐渐成为关注热点，并被广泛应用到材料学，生物学和生物医学研究，电子器件和半导体的缺陷和故障分析，以及制药，法医学和食品行业等领域。 满足从常规测定到前沿研究的全面应用需求，安捷伦Cary 620 焦平面阵列红外成像光谱仪采用高倍光学系统设计，能够实现与同步加速器相媲美的空间分辨率和数据质量。Cary 620具有全球最领先技术的焦平面阵列检测器，能够在数分钟内获得传统红外显微镜几个小时才能完成的谱图采集工作。空间分辨率可以达到1.1um，使得Cary 620可以轻松完成对传统红外显微镜不能测量的微小样品。 应用领域材料研究聚合物、涂层和薄膜的缺陷发现生产问题的根本原因改善产品开发过程 生物学和生物医学研究 通过对组织、细胞、牙齿和骨骼进行测定，推进癌症与疾病研究研究细胞过程和化学变化，实现疾病的早期识别测量水中的活细胞 电子器件和半导体分析LCD屏幕上的污染物鉴定半导体晶片和电子元件中的缺陷 以及制药、法医学和食品行业的应用。 请参考以下链接了解更多安捷伦 Cary 610/620 FTIR 显微镜http://www.instrument.com.cn/netshow/sh100320/C231884.htm您也可立即观看于7月14日举办的网络讲座的精彩视频回放，了解更多Cary 620焦平面阵列红外成像光谱仪的应用信息。http://www.instrument.com.cn/webinar/video/play/102708

近日，来自中国科学院安徽光学精密机械研究所、中国科学院沈阳应用生态研究所、中国科学技术大学、法国蓝海岸大学法国滨海大学的联合研究团队发表了一种基于法拉第旋转光谱的、采用环形阵列永磁体NO2传感器。Recently, the joint research team from Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics, HFIPS, Chinese Academy of Sciences, Institute of Applied Ecology, Chinese Academy of Sciences, University of Science and Technology of China, and Université du Littoral Cô te d’Opale published a NO2 Sensor Based on Faraday Rotation Spectroscopy Using Ring Array Permanent Magnets.法拉第旋转光谱（FRS）通过检测沉浸在外部纵向磁场中的气体介质所引起的线偏振光偏振状态的变化，从而实现对顺磁分子的高选择性和高灵敏度检测。该光谱检测方法对水汽、CO2等抗磁性分子具有天然的免疫力，这使得其表现出高度的样品特异性。同时，由于采用了一对相互接近正交的偏振器极大抑制了激光噪声，因此法拉第旋转光谱具有非常高的检测灵敏度。Farraday Rotational Spectroscopy (FRS) achieves highly selective and sensitive detection of paramagnetic molecules by detecting the changes in polarization state of linearly polarized light induced by the gas medium immersed in an external longitudinal magnetic field. This spectroscopic detection method exhibits inherent immunity to diamagnetic molecules such as water vapor and CO2, which results in a high degree of sample specificity. Additionally, the implementation of a pair of closely spaced orthogonal polarizers effectively suppresses laser noise, thus providing FRS with a very high detection sensitivity.通常情况下，使用螺线管提供纵向磁场来产生磁光效应。然而，这种方法存在功耗过大和易受电磁干扰的缺点。研究团队提出了一种基于钕铁硼永磁体环形阵列和Herriott多次通过吸收池相结合的新型FRS方法。根据磁场的空间分布特性，使用14个相同的钕铁硼永磁体环以非等距形式组合，产生纵向磁场。在长度为380毫米的范围内，平均磁场强度为346高斯。宁波海尔欣光电科技有限公司为该项目提供了前置放大制冷一体型碲镉汞红外探测器（HPPD-B-08-10-150 K)，项目团队使用量子级联激光器以40毫瓦的光功率，针对最佳的441 ← 440 Q支氮氧化物跃迁（1613.25 cm–1，6.2 μm）。与Herriott多次通过吸收池耦合，积分时间为70秒，实现了0.4 ppb的最低检测限。实验结果也表明，低功耗FRS二氧化氮传感器有望发展成为一个稳健的现场可部署的环境监测系统。Usually, a solenoid coil is used to provide a longitudinal magnetic field to produce the magneto-optical effect. However, such a method has the disadvantages of excessive power consumption and susceptibility to electromagnetic interference. The research team proposed a novel FRS approach based on a combination of a neodymium iron boron permanent magnet ring arrayand a Herriott multipass absorption cell is proposed. A longitudinal magnetic field was generated by using 14 identical neodymium iron boron permanent magnet rings combined in a non-equidistant form according to their magnetic field’s spatial distribution characteristics. The average magnetic field strength within a length of 380 mm was 346 gauss. HealthyPhoton Co.,Ltd provided an integrated TE-cooled mercury cadmium telluride (MCT) infrared detector with front-end amplification(HPPD-B-08-10-150 K) for this project. A quantum cascade laser was used to target the optimum 441 ← 440 Q-branch nitrogen dioxide transition at 1613.25 cm–1 (6.2 μm) with an optical power of 40 mW. Coupling to a Herriott multipass absorption cell, a minimum detection limit of 0.4 ppb was achieved with an integration time of 70 s. The low-power FRS nitrogen dioxide sensor proposed in this work is expected to be developed into a robust field-deployable environment monitoring system.静态磁场法拉第旋转光谱传感装置Static magnetic field Faraday rotation spectral sensing device海尔欣前置放大制冷一体型碲镉汞红外探测器（HPPD-B-08-10-150 K)Integrated preamplifier and cryocooler type mercury cadmium telluride (MCT) infrared detector环形阵列永磁体及其纵向磁场分布特征Circular array permanent magnets and their longitudinal magnetic field distribution characteristics(a) 对于等距离的NdFeB永磁环阵列，模拟得到了中央纵向磁场的分布情况。(b) 对于非等距离的NdFeB永磁环阵列，模拟得到了中央纵向磁场的分布情况（黑线），并进行了实测（红线）。(c) 示意图显示了Herriott腔和非等距离的NdFeB永磁环阵列的配置。(a) Simulated distribution of the central longitudinalmagnetic field for an equidistant NdFeB permanent magnet ring array (b) simulated (black line) and measured (red line) distributions of the central longitudinal magnetic field for a non-equidistant NdFeB permanent magnet ring array (c) schematic configuration of the Herriott cell and the non-equidistant NdFeB permanent magnet ring array.法拉第旋转光谱信号及其信噪比与检偏器偏转角度的变化关系The Relationship between FRS signal and its SNR and the Deflection Angle of the Polarizer(a) 法拉第旋转光谱信号幅度(b) SNR作为分析器角度α的函数(a) FRS signal amplitude and (b) SNR as a function of the analyzer angle α.Reference:Yuan Cao, Kun Liu, Ruifeng Wang, Xiaoming Gao, Ronghua Kang, Yunting Fang, Weidong Chen，NO2 Sensor Based on Faraday Rotation Spectroscopy Using Ring Array Permanent Magnets, Anal. Chem. 2023, 95, 2, 1680–1685https://doi.org/10.1021/acs.analchem.2c04821Copyright © 2023 American Chemical Society

胶体量子点(QD)/石墨烯纳米杂化异质结构为量子传感器提供了一种有前途的方案，因为它们利用了量子点中的强量子限制，具有增强的光-物质相互作用、光谱可调性、抑制的声子散射和室温下石墨烯中非凡的电荷迁移率。在这里，我们报告了一个灵活的，九通道的 PbS 量子点/石墨烯纳米混合成像阵列在聚对苯二甲酸乙二酯上的开发，使用了一个简单的工艺，用于器件制造，信号采集和处理。PbS 量子点/石墨烯成像阵列具有高度均匀的光响应特性。在1.0 V 偏置下，400-1000nm 入射光[紫外-可见-近红外(UV-vis-NIR)]的最高响应度为9.56 × 103-3.24 × 103A/W，功率为900pW。此外，该阵列具有一致的光谱响应，弯曲到几毫米的曲率半径。在紫外-可见-近红外(UV-vis-NIR)范围内的宽波长成像表明，量子点/石墨烯纳米杂化体为柔性光探测器和成像器提供了一种可行的方法。图1.(a-c)九通道 PbS 量子点/石墨烯传感器阵列的器件制作方法。(b)石墨烯通道上的 PbS QD 涂层 以及(c) MPA 配体交换。(d，e)是分别在刚性硅和柔性 PET 衬底上制作的9通道 PbS 量子点/石墨烯传感器阵列的示意图。(f)用短链导电 MPA 配体封装 PbS 量子点以促进从量子点到石墨烯的电荷转移的替换长链绝缘 OLA 和 OA 配体的示意图。(g)九通道 PbS 量子点/石墨烯传感器阵列中像素的结构示意图和 PbS 量子点/石墨烯界面上的内置电场。(h)使用 Arduino 读出器在九通道 PbS 量子点/石墨烯光电探测器阵列上进行传输成像的光学设置。图2。(a)在量子点沉积之前，在九通道 PbS 量子点/石墨烯传感器阵列上的石墨烯或“ Gr”通道的光学图像。(b)石墨烯/Si 和 Si 之间边界处的 G 峰(左上)和2D 峰(右上)的拉曼图，以及石墨烯上随机选择的点的拉曼光谱。单层石墨烯的 I2D/IG 2。(c)在1200nm 附近显示吸收峰的 PbS 量子密度吸收光谱。插图显示了 PbS 量子点的 TEM 图像，表明了 PbS 量子点的大小和均匀性。(d) PbS 量子点直径大小的分布。(e) PbS 量子点的高分辨透射电镜图像。条纹间距约为0.3 nm，相当于 PbS 的(200)晶格面。图3。(a)在硅衬底上的九通道 PbS 量子点/石墨烯传感器阵列上的选定像素在制作后的少数选定次数上的动态光响应。入射光功率为230nW，波长为500nm。整个像素的偏置电压为1.0 V (b)三个光开/关周期，显示重现性以及上升和下降时间定义。(c)相同的九通道 PbS 量子点/石墨烯传感器阵列对400-1000nm 范围内几个选定波长的入射光功率的光响应性。(d)相同的九通道 PbS QD/石墨烯传感器阵列对入射光功率为900pW 和偏置电压为1.0 V 的波长的检测率显示相同的九通道 PbSQD/石墨烯传感器阵列对入射光功率为900pW 和波长为500nm 的偏置电压的归一化响应性。数据在6783A/W 的1V 响应下进行了归一化处理。图4。(a)硅基板上的九通道 PbS QD/石墨烯传感器阵列对2.5 μW 的入射光功率和1V 的偏置电压的波长和通道(像素)的响应度(b)在500nm 的波长下9个像素的归一化响应度。(c)在黑暗中使用带有“ X”的阴影掩模显示五个中心通道和四个角通道的透射成像示意图。(d)使用(b)中的归一化方法对9个像素进行归一化响应，显示“ X”阴影掩模成像的结果。图5。(a)显示阴影掩模位置的图像扫描系统，透过线性致动器水平和垂直扫描，以取得安装在“样本”位置的九通道 PbSQD/石墨烯传感器阵列上的传输图像。(b)透过光束扫描以在阵列上产生传输图像的阴影掩模的光学图像。(c-e)通过在(c)400，(d)500和(e)1000nm 的波长的衬底上的九通道 PbS QD/石墨烯传感器阵列获得的图像。图6。(a)在 PET 基板上安装在弯曲虎钳上的九通道 PbS QD/石墨烯传感器阵列。转动图中所示的螺丝，将虎钳的两边连接在一起产生弯曲。(b) PET 阵列对几个选定波长的入射光功率的归一化响应率和1V 的偏置电压(c)柔性 PET 阵列的响应率作为入射光波长的函数以及刚性 Si 阵列，两者都在400nm 处归一化以进行比较。在这种情况下，入射光功率约为120nW，偏置电压为1 V (d)对于具有500nm照明的 PET 阵列，响应率与曲率半径之比。这种情况下的光功率为2.5 μW，偏置电压为1 V。插图展示了在弯曲条件下的阵列，并用500nm 光照明。图7.在 PET 上分别以(a)400，(b)500和(c)1000nm 的波长用9通道 PbS QD/石墨烯混合传感器阵列拍摄的图像。图8.在 PET 上用9通道 PbS QD/石墨烯混合传感器阵列拍摄的图像，阵列(a)平坦，(b)弯曲半径为5厘米。相关科研成果由堪萨斯大学Andrew Shultz、Bo Liu和Judy Z. Wu等人于2022年发表在ACS Applied Nano Materials上。

受神经形态计算并行处理能力的启发，多通道超构成像（meta-imaging）在成像系统的分辨率增强和边缘识别方面取得了相当大的进步，甚至扩展到中远红外光谱。目前典型的多通道红外成像系统由分离的光栅或合并的多个相机构成，这需要复杂的电路设计和巨大的功耗，阻碍了先进的类人眼成像器的实现。近期，由成都大学郭俊雄特聘研究员、清华大学Yu Liu、电子科技大学黄文教授和北京师范大学张金星教授领导的科研团队开发了一种由铁电超畴（superdomain）驱动的可打印石墨烯等离子体光电探测器阵列，用于具有增强边缘识别能力的多通道超构红外成像。通过直接重新调整铁电超畴而不是重建分离光栅，所制造的光电探测器在零偏压下表现出多光谱响应。与单通道探测器相比，研究人员所开发的多通道红外成像技术表现出更强和更快的形状分类（98.1%）和边缘检测（98.2%）。研究人员开发的概念验证光电探测器阵列简化了多通道红外成像系统，并为人脑型机器视觉中的高效边缘检测提供了潜在的解决方案。相关研究成果以“Type-printable photodetector arrays for multichannel meta-infrared imaging”为题发表在Nature Communications期刊上。基于“活字印刷式”多通道光电探测器阵列的红外成像使用铁电超畴打印的光电探测器的多通道超构红外成像技术方案如上图所示。与多个相机的合并不同，所提出的超构成像的像素点被设计为使用通过“活字印刷式”探测器实施的单个孔径实现并行多通道。通过将单层石墨烯和具有纳米级宽度条纹超畴的BiFeO₃ （BFO）薄膜集成，研究人员开发了一种简单的双端零偏压多通道阵列（MCA）探测器，用于超构红外成像。基于拉曼信号的载流子密度空间监测表明，通过重新调整铁电超畴可以实现石墨烯导电性的非均匀图案化。当工作在零偏压和室温下时，所开发的器件阵列在中红外区域表现出可调谐的透射光谱和选择性响应。“活字印刷式”等离子体光电探测器的制造和架构为了验证这种可打印架构的性能，研究人员通过重新调整铁电畴宽度（对应于活字印刷技术的排版过程）在同一BFO薄膜上制作了一个器件阵列。研究人员重点研究了石墨烯/ BFO超畴（不同宽度）混合结构的光谱响应。所开发的光电探测器实现了约30 mA W⁻ ¹ 的增强响应度和10⁹ Jones数量级的比探测率（D*）。“活字印刷式”光电探测器阵列的表征重要的是，研究人员展示了MCA光电探测器在红外成像应用中的集成，与单通道阵列（SCA）探测器相比，显示出对整体目标形状和边缘检测的更高识别精度，以及更快的训练和识别速度。“活字印刷式”探测器在手势红外成像和识别中的应用总而言之，通过将单层石墨烯和具有纳米级宽条纹超畴的BFO薄膜集成，研究人员开发了一种可打印的光电探测器阵列，证明了这种类型的器件阵列是为多通道超构红外成像应用而设计的，并实现了增强的边缘检测。所开发的可打印光电探测器在零偏压下工作，在室温下表现出约30 mA W⁻ ¹ 的高响应度。这可以归因于石墨烯等离子体与入射光的共振耦合。此外，器件阵列在中红外区域表现出选择性响应，这是通过在环境条件下直接重新调整BFO超畴宽度实现的。这项研究证明，通过在纳米尺度上改变铁电畴可精确控制石墨烯载流子密度。与依赖复杂纳米制造技术的传统器件相比，石墨烯片与不同衬底的兼容性提供了多种优势。此外，该研究还证明了MCA探测器可以增强红外成像中的形状和边缘检测。这些特性使得未来具有简单的电路设计和低功耗的集成光电子平台成为可能。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-49592-4

近日，来自中国科学院安徽光学精密机械研究所、先进激光技术安徽省实验室、中国科学技术大学、法国滨海大学大气物理化学实验室联合研究团队发表了《基于钕铁硼环形磁体阵列的双中红外波长法拉第旋转光谱NOx传感器》论文。Recently, the joint research team from Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics, HFIPS, Chinese Academy of Sciences, Advanced Laser Technology Laboratory of Anhui Province, University of Science and Technology of China, Laboratoire de Physicochimie de l′ Atmosph`ere, Universit´ e du Littoral C&circ ote d′ Opale, published an academic papers Dual mid-infrared wavelength Faraday rotation spectroscopy NOx sensor based on NdFeB ring magnet array.氮氧化物（NOx，包括二氧化氮（NO2）和一氧化氮（NO））是对流层臭氧的重要前体，同时也影响羟基和过氧基自由基的浓度。大多数气态化合物在被氧化和从空气中去除或转化成其他化学物质时，都会直接或间接接触到NOx。在典型的羟基自由基水平下，NOx的寿命取决于季节和光化学反应速率，通常为几小时。根据IPCC第六次评估报告，NOx的排放导致净正向变暖，因为它既形成短期臭氧（变暖），又破坏环境甲烷（冷却）。此外，NOx还导致酸沉降以及化学烟雾和气溶胶的形成。NO和NO2在大气光化学反应中起着核心作用，针对它们的检测有助于理解这两种气体的来源和去向，以及研究陆地生态系统与大气之间的NOx交换通量。Nitrogen oxides (NOx, the sum of nitrogen dioxide (NO2) and nitric oxide (NO)) are important precursors of tropospheric ozone, and they also influence the concentration of hydroxyl and peroxyl radicals. Most ofthe compounds that are oxidized and removed from the air or converted to other chemical species are in direct or indirect contact with NOx. At typical hydroxyl radical levels, the life time of NOx depends on the season and the photochemical reaction rate, which is typically a few hours. According to the IPCC sixth assessment report, the emissions of NOx result in net-positive warming from the formation of short-term ozone (warming) and the destruction of ambient methane (cooling). Additionally, NOx contributes to acid deposition and the formation of chemical smog and aerosols. Since NO and NO2 play a central role in atmospheric photochemical reactions, their simultaneous detection helps to understand the sources and sinks of these two gases, in addition to studying the NOx exchange fluxes between terrestrial ecosystems and the atmosphere.化学发光检测（NO + O3 → NO2 + O2 + hν）是测量NOx的传统方法。在通过化学发光反应（Mo + 3NO2 → MoO3 + 3NO）测量之前，NO2首先需要在高温（~325°C）下转化为NO。虽然这种方法被广泛使用，但其他氧化氮化合物，如过乙酰亚硝酸酯（PAN）和硝酸（HNO3），可能会在测量NOx浓度时引起交叉干扰。同时，这种方法不能区分NO和NO2。红外吸收法也可用于测量NO和NO2。在这种方法中，通常需要通过转化器将NO2还原为NO。由于NO和NO2是顺磁分子，法拉第旋转光谱（FRS）可以用作实现其高度敏感和选择性检测的潜在方法。FRS通过检测气态介质在纵向磁场中引起的光偏振状态的变化，实现对物种浓度的高灵敏度检测。该方法通过测量光学色散实现气体浓度的检测，因此其动态测量范围比基于比尔-兰伯定律的吸收光谱（动态范围上限≤10%）更大。FRS的另一个重要优势是它对于抗磁性分子（如水和二氧化碳）具有较强的抗干扰能力，从而使其具有高样品特异性。Chemiluminescence detection (NO+O3→NO2+O2+hν) is the conventional method for measuring NOx. NO2 first needs to be converted to NO at high temperature (~325 ◦ C) before it can be measured by chemiluminescence reaction (Mo+3NO2→MoO3+3NO). Although this method is more widely used, other oxidized nitrogen compounds, such as peroxyacetyl nitrate (PAN) and nitric acid (HNO3), can cause cross-interference in the measurement of NOx concentrations. Simultaneously, this method is non-selective in discriminating between NO and NO2. The infrared absorption method can also be used for NO and NO2 measurements. In this method, NO2 usually needs to be reduced to NO by the converter. As NO and NO2 are paramagnetic molecules, Faraday rotation spectroscopy (FRS) can be used as a potential method to achieve their highly sensitive and selective detection. FRS enables highly sensitive detection of species concentrations by detecting changes in the polarization state of light induced by a gaseous medium immersed in a longitudinal magnetic field. This method realizes the detection of gas concentration by measuring optical dispersion, so it has a higher dynamic measurement range than absorption spectroscopy (dynamic range upper limit ≤10%) based on Beer-Lambert law. Another significant advantage of FRS is that it is reasonably immune to diamagnetic species (e.g., water and carbon dioxide), which allows it to exhibit high sample specificity. 大多数这些报道的FRS传感器使用螺线管提供外部纵向磁场，从而导致能耗高和产生过多焦耳热。同时产生目标磁场所需的高电流交流电路会产生不受控制的电磁干扰（EMI），通常会降低FRS传感器的长期稳定性。此外，当前报道的FRS传感器只能在吸收池中进行单组分测量，不能满足复杂环境中同时进行多组分测量的需求。Most of these reported FRS sensors use solenoid coils to provide an external longitudinal magnetic field, which makes them suffer from high power consumption and excessive Joule heat generation. The high-current alternating current circuit required to generate the target magnetic field produces uncontrolled electromagnetic interference (EMI), which usually deteriorates the long-term stability of the FRS sensors. In addition, the currently reported FRS sensors are only capable of single-component measurements in the absorption cell and cannot meet the demand for simultaneous multi-component measurements in complex environments.在本研究中，提出了一种新型的低能耗FRS传感器，基于钕铁硼（NdFeB）环形磁体阵列，实现在单个吸收池中同时检测NO和NO2。分析了同轴双波长赫里奥特池（DWHC）的环形磁体阵列的磁场分布特性。使用两台室温连续波中红外量子级联激光器（QCL），波长分别为5.33 µ m（1875.81 cm&minus 1）和6.2 µ m（1613.25 cm&minus 1），同时探测DWHC内的磁光效应。通过对激光波长进行高频调制，有效抑制了1/f噪声。优化了双波长FRS NOx传感器的性能，包括调制幅度、调制频率、样品气压和分析器偏置角。本研究提出的FRS传感器为现场可部署的微量气体检测设备提供了理想解决方案。宁波海尔欣光电科技有限公司为此研究提供了HPPD-M-B 前置放大制冷一体型碲镉汞（MCT）光电探测器，用以分别检测2个激光束。In the present work, a novel low-power FRS sensor based on a neodymium-iron-boron (NdFeB) ring magnet array was proposed to achieve simultaneous detection of NO and NO2 in a single absorption cell. The magnetic field distribution characteristics of a ring magnet array coaxial to a dual-wavelength Herriott cell (DWHC) were analyzed. Two room-temperature continuous wave mid-infrared quantum cascade lasers (QCL) with wavelengths of 5.33 µ m (1875.81 cm&minus 1) and 6.2 µ m (1613.25 cm&minus 1), respectively, were used simultaneously to probe magneto-optical effects within the DWHC. The 1/f noise was effectively suppressed by high-frequency modulation of the laser wavelength. The performance of the dual-wavelength FRS NOx sensor was optimized with respect to modulation amplitude, modulation frequency, sample gas pressure, and analyzer offset angle. The FRS sensor proposed in this work provides a preferable solution for field deployable trace gas detection equipment. The laser detected by two TEC-cooled mid-infrared thermoelectrically cooled mercury-cadmium- telluride (MCT) photodetectors (Healthy Photon, model HPPD-B- 10–150 K).(a) Schematic diagram of the dual mid-infrared wavelength FRS NOx sensor based on a NdFeB ring magnet array (b) Optical layout of the FRS NOx sensor.thermoelectrically cooled mercury-cadmium- telluride (MCT) photodetectors (Healthy Photon, model HPPD-B- 10–150 K),结论本研究开发了一种基于NdFeB环形磁铁阵列的双中红外波长FRS传感器，用于同时检测NO2和NO。在光学路径长度为23.7米，积分时间为100秒的条件下，NO2和NO的检测限分别为0.58 ppb和0.95 ppb。高频激光波长调制与外部静态磁场相结合，最大程度地减小了低频噪声对FRS信号的影响。基于有限元方法分析了使用的永磁体阵列的磁场分布特性，帮助确定与其耦合的吸收池长度。采用双波长赫里奥特池放大两种不同偏振光波长与氮氧化物分子之间的相互作用，从而实现了在单个吸收池内对两种顺磁分子的高灵敏度检测。本文提出的FRS NOx传感器在大气环境监测或生态系统NOx通量观测等领域，具有进一步发展成为便携式、可在实地使用的仪器的巨大潜力。Conclusion In this work, a dual mid-infrared wavelength FRS sensor based on a NdFeB ring magnet array was developed for the simultaneous detection of NO2 and NO. The detection limits for NO2 and NOwere 0.58 ppb and 0.95 ppb, respectively, at an optical path length of 23.7 m and an integration time of 100 s. High frequency laser wavelength modulation was combined with an external static magnetic field to minimize the effect of low frequency noise on the FRS signal. The magnetic field distribution characteristics of the used permanent magnet array were analyzed based on the finite element method, which helped to determine the length of the absorption cell coupled to it. A dual-wavelength Herriott cell was used to amplify the interaction between two different wavelengths of linearly polarized light and nitrogen oxide molecules, thus achieving highly sensitive detection of two paramagnetic molecules within a single absorption cell. The FRS NOx sensor presented in this work shows great potential for further development into a portable, field-deployable instrument with applications in atmospheric environmental monitoring or ecosystem NOx flux observation. (a) Schematic diagram of a dual-wavelength Herriott cell (DWHC) with a NdFeB ring magnet array (b) Characteristics of the magnetic inductance line distribution around a NdFeB ring magnet array (c) Ray tracing results in a DWHC (d) Spot distribution on a concave mirror.Optimization of laser modulation frequency for the dual mid-infrared wavelength FRS NOx sensor.Optimization of laser modulation amplitude for the dual mid-infrared wavelength FRS NOx sensor.(a), (b) Measured FRS NOx signal as a function of analyzer angle (c), (d) Calculated FRS NOx noise as a function of analyzer angle (e), (f) Calculated SNR as a function of analyzer angle.

很多用户有这样的疑问：究竟什么是激光3D阵列扫描测量？激光3D阵列扫描测量在实际工作中能给我们带来些什么？今天我们就来具体探讨一下！激光3D阵列扫描测量1.独立的激光模块和棱镜设计，可以实时五点物距测量成像，直接选择最佳时机进行测量拍摄，无需拍摄之后再进行测量；2.可以实现点到点，点到线，点到面，面积，点云，逐层剖面，多彩深度显示等测量模式，可以实现2D，3D的同时显示，并在显示时可以实时操作观察角度；3.一键回复3D图像的原位，并可以快速的在XYZ轴角度一键观察，利于操作效率的提高；4.缺陷尺寸的测量精度0.01mm，准确度95%以上，通过不同颜色显示不同的参考平面；设备测量时可进行瞬时定格测量，只需0.01s以下，无需等待，操作迅速，避免放大图像在前端的微小位移带来的测量误差；5.测量镜头及模块耐用性能好，前端无容易损坏的光源及光栅；6.双光路镜头，双螺纹结构避免脱落设计，有文字显示松动脱落警报；90度大视野角度，同时可以单视野观察；前端无易损光源元件。我们通过具体的实例来详细了解：奥林巴斯工业内窥镜IPLEX NX ——改变传统检测，爱不释手！

近日，德州仪器 (TI) DLP® 产品部的业务拓展经理 Mike Walker和 Optecks 的首席技术官 Hakki Refai 博士发表文章：二维微机电(MEMS)阵列为移动光谱分析仪打下基础，如下是文章全文。　　在近红外 (NIR) 光谱分析领域中，一个将便携性与高性能实验室系统的准确性和功能性组合在一起的系统将极大地改进实时分析。由一块电池供电的小型手持式光谱分析仪的开发可以实现对工业过程、或食品成熟度的评估在现场进行更有效的监控。　　大多数色散光谱分析测量在一开始采用的都是同样的方式。被分析的光通过一个小狭缝 这个狭缝与一个光栅组合在一起，共同控制这个仪器的分辨率。这个衍射光栅专门设计用于以已知的角度反射不同波长的光。这个波长的空间分离使得其它系统可以根据波长来测量光强度。　　传统光谱测量架构的主要不同之处在于散射光的测量方式。两种常见的方法有(1)与散射光物理扫描组合在一起的单元素(或单点)探测器，以及(2)将散射光在一组探测器上成像。　　使用 MEMS 技术的方法　　使用具有一个单点探测器、基于光学微机电系统 (MEMS) 阵列技术的全新方法可以克服传统光谱分析方法中的很多限制。在基于单点探测器的系统中，一个固态光学 MEMS 阵列用简单、空间波长滤波器取代了传统的电动光栅。这个方法可以在消除精细控制电动系统中问题的同时，利用单点探测器的性能优势。近些年，此类系统已经投入生产，其中，扫描光栅被取代，并且 MEMS 器件过滤每一个特定波长进入单点探测器。这个方法在实现更加小巧和稳健耐用光谱分析仪的同时，也表现出很高的性能。　　相对于线性阵列探测器架构，光学 MEMS 阵列的使用具有数个优势。首先，可以使用更大的单元素探测器，以提高采光量，并极大降低系统成本和复杂度，这对于红外系统更是如此。此外，由于不使用阵列探测器，像素到像素噪声被消除了，而这可以极大地提升信噪比 (SNR) 性能。SNR 性能的提高可以在更短时间内获得更加准确的测量结果。　　在一个使用 MEMS 技术的光谱分析系统中，衍射光栅和聚焦元件的功能与之前一样，但来自聚焦元件的光在 MEMS 阵列上成像。要选择一个用于分析的波长，一个特定的光谱响应波段被激活，这样的话，就可以将光引入到单点探测器中进行采集和测量。　　如果 MEMS 器件高度可靠，能够生成可预计的滤波器响应，并且在不同的时间和温度下保持恒定，那么这些优势就可以实现。　　将一个 DLP® 芯片或数字微镜器件 (DMD) 用作一个空间光调制器，并且在一个光谱分析仪系统架构中将其用作 MEMS 器件的话，可以克服数个难题。首先，使用一组铝制微镜来接通和关闭进入单点探测器的光，这在广泛的波长范围内是光学有效的。其次，数字微镜的打开和关闭状态由机械止动装置和互补金属氧化物半导体 (CMOS) 静止随机访问存储器 (SRAM) 单元的锁存电路控制，从而提供固定的电压镜控制。这个固定电压、静止控制意味着这个系统不需要机械扫描或模拟控制环路，并且能够简化校准。它还使得光谱分析仪设计更能免受温度、老化或振动等错误源的影响。　　DMD 的可编程属性具有很多优势。其中某项优势会在进行光谱分析仪架构设计时显现 -- 如果以被用作滤波器的微镜的寻址列为基础。由于 DMD 分辨率通常高于所需的光谱，DMD 区域会出现欠填充的情况，并且会对光谱过采样。这使得波长选择完全可编程，并且在光引擎出现极端机械位移的情况下，将额外微镜用作重新校准列。　　此外，DMD 是一个二维可编程阵列，这为用户提供高度的灵活性。通过选择不同的列数量，可以调节分辨率和吞吐量。扫描时间可动态调整，如此一来，用户可对所需波长进行更长时间、更加详细的检查，从而更好地使用仪器时间和功能。此外，相对于固定滤波器器具1，诸如采用的 Hadamard 图形等高级孔径编码技术，可实现高度的灵活性和更高性能。　　总之，与目前的光谱分析系统相比，使用 DMD 的光谱分析器件可实现更高分辨率、更高灵活性、更加稳健耐用、更小的外形尺寸和更低的成本，从而使得它们对于广泛的商业和工业应用更有吸引力。　　单探测器架构消除噪声　　目前基于线性阵列的光谱分析仪主要受到两个因素的限制。首先，探测器的波长选择受到像素孔径的限制。探测器的尺寸决定了采集到的光量，从而影响SNR。诸如Hamamatsu G9203-256的常见磷化砷镓铟 (InGaAs) 256像素线性阵列的尺寸为50微米 x 500微米。相反地，一个数字微镜阵列是一个完全可编程的矩阵，可以针对应用来配置列的数量和扫描技术。这可以将更大的信号呈现给通常与DMD一同使用的更大的1毫米或2毫米的单点探测器。将窄带光过滤到一个线性阵列中 -- 通常是50微米宽像素 -- 也许会出现串扰的问题。像素到像素干扰会成为读取过程中产生噪声的主要原因。这些干扰可通过单探测器架构消除。此外， 通过利用1kHz至4kHz的数字微镜扫描速度，单点探测器可以达到与平行多点采样相类似的驻留时间。对于基于MEMS -- 或基于DMD -- 的紧凑型光谱分析仪引擎，结果显示SNR的范围大于10000:1。　　对于超级移动光谱分析仪十分关键的小型、高分辨率2D MEMS阵列　　为了尽可能地提高性能，用户需要考虑可被用于将光线反射至探测器的MEMS总面积。然后，将这个面积与可用单点探测器孔径尺寸仔细匹配。　　一个采用5.4微米微镜的DMD具有超过40万个可用像素，并且可以针对700纳米至2500纳米的波长进行优化。该款DMD是DLP2010NIR，它采用一个被称为TRP的全新像素架构。如图1中所见，这个像素提供17度的倾斜角。DLP2010NIR在一个评估模块中运行 这个评估模块提供针对光谱分析应用场景的独特光学架构。一个利用17度接通和关闭角度的光学路径可以用一个尽可能减少散射光的小巧引擎实现高性能感测分辨率。　　图2中显示了这个针对光谱分析使用情况的独特光学引擎。这个系统优化了整个光路径中光学信号。来自样本的响应在DMD上成像，从而实现对每个波长的空间控制。这个评估模块的目的在于，通过将高效MEMS用作光谱分析中的高速2D滤波器，来获得设计优势。它是一款小巧、结实耐用且高度自适应系统，能够使光谱分析走出实验室，直接应用于现场测量或含光源测量。与传统光谱分析仪相比，同一个器件中的透射和反射测量头互换功能可以实现性能基准测试。　　一个利用DLP2010NIR芯片的光谱分析光引擎有数个照明模块，并且每个模块的工作方式稍有不同。在一个传输模块中，光源、比色皿支架、高精度比色皿和和其它安装硬件被用于完成透射样本的吸收量和散射属性的测量。NIR透射测量值可用于液体样本，诸如果汁的水含量或出现的气体特征。这些数据能够提供与果汁原产地有关的很多信息。在固体样本中，NIR透射可以测量塑料管的不透光度，而这是观察气体和液体在传送线路中流动的重要参数。线路内的透射测量也被用于分析黄油在生产过程中的水含量，这样可以及时调整黄油制作工艺，从而节省了时间、尽可能降低成本，并且增加最终产品的质量。　　或者，在样本无需与光谱分析仪窗口接触的测量中，反射模块是一个选择。它可以在几厘米的距离之外灵活地执行扫描操作，比如肉品被包装在塑料薄膜后监测肉品质量。诸如血糖预测等健康应用方面，也可以使用皮肤的漫反射来成为NIR区域内特色应用。　　最后，在光纤耦合模块中，不论是透射测量，还是反射测量，它们都是通过光纤实现。这样可以在光谱分析仪与样本无法直接接触时实现测量。此类采样示例包括监视工业过程、测量导管中流动的液体、分析鸡肉、牛肉和猪肉中的湿度、脂肪和蛋白质含量。这些模块极大地扩展了应用范围，并且提供更高的测量性能。Optecks具有能够实现所有这些采样方法的照明模块解决方案。　　正如之前讨论过的那样，使用DMD的光谱分析器件将功能拓展至对多个物质的分析、测试和测量。它们为实现更加准确的性能、更高分辨率、更大灵活性、更好的稳健耐用性和更小外形尺寸光感侧解决方案提供一个途径。此外，使用DMD的光谱分析仪还带来了更高的测量可靠性，而这在之前使用的传统光谱分析系统中，这也许是无法实现的。不论用户是打算用它测量农田中的庄稼需要的灌溉量，或是想要预测食物中的腐败程度，光谱分析都在不断成为准确、实时分析的强大方法。　　参考书目　　1 Pruett, E.，“德州仪器 (TI) DLP® 近红外光谱分析仪的最新发展可实现下一代嵌入式小巧、便携式系统”SPIE 9482-13 2015年4月　　作者简介　　Mike Walker先生是德州仪器 (TI) DLP® 产品部的业务拓展经理，负责这个部门的光谱分析业务。在过去几年中，Walker始终致力于将这项突破性架构引入到IR感测领域。在此之前30年间，Mike领导了TI的多个技术和业务团队。　　Hakki Refai博士是Optecks的首席技术官。他在针对基于DLP系统的光学、电子和软件系统的设计和开发方面拥有10几年的经验。Refai博士在先进电子设备的设计、生产和分销方面具有5年多的领导经验。

二极管阵列检测器——从现象到本质看木犀草素沈国滨 施磊 金燕 01紫外检测器的进阶版本——二极管阵列检测器(Diode Array Detector, DAD)紫外检测器(Ultraviolet Detector, UV)是目前HPLC应用最广泛的检测器，其工作原理是朗伯-比尔定律。紫外检测要求被检测样品组分具有紫外吸收，通常选择在被分析物有最大吸收的波长处进行检测，以获得最大灵敏度和抗干扰能力。可惜这会导致其它组分在该通道下的吸收变弱甚至无紫外吸收。因此，单通道紫外检测器在对目标化合物，特别是未知化合物进行纯度及定量分析时，结果可能会产生严重的偏差。图1 朗伯-比尔定律（A=lg(1/T)=Klc） 二极管阵列检测器(Diode Array Detector, DAD)是一种新型的光吸收检测器，它采用光电二极管阵列作为检测元件，形成多通道并行工作，可对光栅分离的所有波长的光信号进行检测，从而迅速决定具有最佳选择性和灵敏度的波长。可得任意波长的色谱图及任意时间的光谱图，具有色谱峰纯度鉴定、光谱图检索等功能，为定性、定量分析提供更丰富的信息。图2 二极管阵列检测器 02 DAD在天然产物构型变化监测时的妙用独一味（学名：Lamiophlomis rotata）是唇形科独一味属植物，有活血祛瘀，消肿止痛的功效，是青藏高原特有的一种重要药用植物。木犀草素是独一味叶中的主要成分 (Luteolin, CAS No. 491-70-3 )，是一种天然弱酸性的黄酮类化合物。木犀草素具有抗炎、抗过敏等作用，可用于治疗COPD、支气管哮喘以及慢性咽炎、变应性鼻炎等引起的慢性咳嗽。图3 木犀草素结构式本文基于赛默飞液相色谱系统和二极管阵列检测器，开发了一种可用于检测中药独一味胶囊提取液中木犀草素含量的方法。通过DAD检测器不仅可以实现定量分析，也可以用于色谱峰的定性分析。同时利用DAD全波长扫描的结果以证实木犀草素在流动相pH变化时会发生最大吸收波长红移，从而影响其在C18色谱中的保留等现象进行解释。 03 实验部分色谱条件流动相pH值对色谱行为的影响图4 流动相不同pH对于保留时间和吸收波长的影响 实验结合文献表明木犀草素对于流动相的pH敏感，依据计算模拟表明木犀草素的pKa 为 6.5±0.4。即在中性时，部分木犀草素可能以极性较强的离子形式存在，保留较弱；当调节pH为酸性时，抑制了电离，使得该分子以分子形式存在。借助二极管阵列检测器（DAD），可以实现全波长扫描，可以获得更全面的紫外光谱信息。木犀草素的紫外吸收波谱也对流动相的pH敏感，不仅保留时间产生了较大的差异，且随着碱性增强，最大吸收波长产生红移。表明该物质会在不同pH条件下产生不同的构象，且构象的变化会引起共轭结构的变化。 样品分析结果图5 标准品与样品对照色谱图（蓝色：标准品，黑色：样品） 图6 样品DAD三维色谱图（插图：8.640分钟的紫外吸收光谱图） 木犀草素保留良好，色谱峰形对称，无杂质干扰，可用于定性和定量分析。在0.3~100 μM 的范围内线性良好，相关系数R2达0.9999。进样精密度良好，标准品和样品的保留时间RSD均小于为0.2 %，峰面积RSD均小于为0.9 %。根据分析标准品保留时间的紫外吸收光谱，可见样品中对应色谱峰的最大吸收波长与木犀草素一致，推断该物质为木犀草素。根据校正曲线计算可得独一味胶囊提取液中木犀草素的摩尔浓度为27.4 μM。通过在样品中加入已知浓度的标准品来判断方法的准确性，该方法的回收率在95.9~103.0%之间。 04 结论本文基于赛默飞液相系统和二极管阵列检测器，开发了一种可用于检测中药独一味胶囊提取液中木犀草素含量的方法。通过DAD检测器不仅可以实现定量分析，也可以用于色谱峰的定性分析。利用DAD全波长扫描结合其它有关计算，验证了木犀草素在不同pH条件下最大吸收波长产生了红移，从而影响其在C18色谱中的保留。本文报道的方法能为极性小分子检测方法的开发提供定性和定量分析实验基础，为阐明色谱柱中的保留机理提供了理论依据，凸出了全波长扫描DAD检测器在分析物质变化过程和监测反应过程时的优势。

光电二极管阵列(PDA)紫外可见分光光度计可以替代常规的扫描型紫外可见分光光度计，为某些特定用户带来潜在的、巨大的益处。尽管它不是一个高速增长的市场，但是未来几年内它仍将是一个相当大的市场。 　　使用PDA探测器的紫外可见分光光度计能够同时进行190-1100nm范围内的全谱分析。而常规扫描紫外可见分光光度计扫描一个特定样品的整个光谱或感兴趣的光谱时，分析的是单个波长。PDA紫外可见分光光度计的这个特性使得其分析速度远远快于扫描仪器，同时PDA紫外可见分光光度计的机械机构简单，因而更可靠。探测器的二极管个数限制了PDA紫外可见分光光度计的性能，PDA探测器通常由1024个二极管组成。 2012年PDA紫外可见分光光度计市场份额 　　目前，安捷伦占有PDA紫外可见分光光度计市场的最大份额。与其他主要紫外可见分光光度计供应商相比，安捷伦最大的关注点在PDA紫外可见分光光度计。赛默飞是未来最大的竞争对手，并且它的Evolution系列是市场的最新的型号。尽管需求没有像预计的那样快速增长，但是PDA紫外可见分光光度计的全球市场超过5000万美元，由于能够满足特定终端用户的需求，PDA紫外可见分光光度计的市场将保持稳固增长。 编译：刘丰秋

安捷伦科技公司推出新型人类基因表达谱微阵列芯片 覆盖人类基因间长链非编码 RNA 区域 2012 年 5 月 22 日，安捷伦科技公司（纽约证交所： A）推出了 Agilent SurePrint G3 人类基因表达谱 v2 微阵列芯片，该芯片是唯一基于博德研究所最新公布的人类基因间长链非编码 RNAs （lincRNAs）参考目录进行设计的微阵列产品。 LincRNAs 是重要的基因表达调节子，在胚胎发育和众多细胞过程中具有重要作用。针对单个lincRNAs 的功能分析对研究者来说非常棘手，但是最近在测序和计算方法方面的技术进展改善了该领域的分析能力。 &ldquo 我们刚刚开始触及 lincRNAs 如何控制机体内许多过程（从脂肪发育到肿瘤生长）&rdquo ，博德研究所的研究人员、介绍人类 lincRNA 参考目录一文的共同作者 Moran N. Cabili 说， &ldquo 此次与安捷伦的合作，建立在迄今为止所创建的最全面的 lincRNAs 数据库，将有助于加快该领域的研发进程。&rdquo &ldquo SurePrint G3 人类基因表达谱微阵列芯片为新兴 lincRNA 研究领域带来了最新产品，&rdquo 安捷伦基因组学高级总监 Kathleen Shelton 说， &ldquo 我们很荣幸与著名的博德研究所共同合作开发此项尖端技术，有力推动 lincRNA 在基因表达中所起作用的研究。&rdquo Cabili 将参加一个由安捷伦主办的免费网络讨论会，题目为&ldquo 寻找转录组中丢失的 lincs&rdquo ，时间定在 6 月 6 日的早上 8 点（太平洋标准时间）。此次网络讨论所涉及的主题包括 lincRNAs 的鉴定、lincRNAs 相对于编码基因在特定组织中的表达模式以及具有不确定编码潜能的转录产物的功能。要了解详细信息或注册网络会议，请访问：agilenteseminar.webex.com。 SurePrint G3 人类基因表达谱v2 微阵列芯片具有最广的动态范围（超过五个数量级）和极高的灵敏度，可同时检测样本中的低表达子和高表达子。安捷伦微阵列系统具有卓越的灵活性，充分支持研究者设计与其实验相关的各种定制微阵列。 除针对lincRNAs的探针以外，SurePrint G3 人类基因表达 谱v2 微阵列芯片还包含对美国国家生物技术信息中心 RefSeq 基因数据库中最新 mRNA 的更新。 要了解更多信息，请访问：www.agilent.com/genomics/v2GExArray。 关于安捷伦科技 安捷伦科技公司（纽约证交所： A）是全球领先的测量公司，同时也是化学分析、生命科学、电子和通信领域的技术领导者。公司的 18,700 名员工为 100 多个国家的客户提供服务。在 2011 财政年度，安捷伦的业务净收入为 66 亿美元。要了解安捷伦科技的信息，请访问：www.agilent.com.cn。 编者注： 更多有关安捷伦科技公司的技术、企业社会责任和行政新闻，请访问安捷伦新闻网站：www.agilent.com.cn/go/news。

p 　　记者从中国科学技术大学获悉，该校单分子科学团队的董振超研究小组，通过发展与扫描隧道显微镜(STM)相结合的单光子检测技术和分子光电特性调控手段，首次清晰地展示了空间位置和形貌确定的单个分子在电激励下的单光子发射行为及其单光子源阵列。国际学术期刊《自然· 通讯》9月18日发表了这项成果。 /p p 　　单光子源的研究一直是量子信息领域的核心内容之一，清晰可控的高密度单光子源阵列更是构建量子芯片器件和量子网络的关键。在众多的单量子发光体，包括半导体量子点、原子、分子、色心等，单分子体系由于其发光频率易于调控、谱线较窄、且发光行为具有高度的均一性而受到广泛的关注。此外，电泵单光子源还在纳米光电集成和相关量子器件方面具有潜在的应用前景。 /p p 　　但是，在迄今为止的单分子体系的电泵单光子源研究中，由于受到实验技术和荧光淬灭效应的制约，一直难以实现从空间位置和形貌确定的单个分子产生强而稳定的单分子电致发光信号，因此，基于单个孤立分子的电泵单光子发射行为一直未能得到清晰明确的展示。 /p p 　　中国科学技术大学单分子科学团队通过巧妙调控隧道结纳腔等离激元的宽频、局域与增强特性，拓展了测量极限，为在单分子水平上观测和调控分子的光电行为提供了有力手段。他们通过研究发现，所有分子均表现出近乎全同的单光子发射特性，实现了高密度单光子源阵列的构造和展示。 /p p 　　这些研究结果不仅为在纳米尺度研究金属附近分子的光物理现象提供了新的手段，也为研发面向光电集成量子技术的电泵单分子单光子源提供了新的思路。《自然· 通讯》杂志的审稿人评价说，“这个结果无疑开创了该领域的最新水平，为纳米光子源的研究和发展提供了新的机会”。 /p

新年伊始，大科学工程高海拔宇宙线观测站“拉索”（LHAASO）传来喜讯。5日，记者从中国科学院高能物理研究所获悉，拉索水切伦科夫探测器阵列(WCDA)三号水池注水达到正常工作水位，这标志着WCDA探测器全部建成，全阵列投入科学运行。这是拉索四种类型的探测器阵列中最早完成的一个阵列。WCDA是拉索探测器阵列的重要组成部分之一，探测器总面积为78000平方米，由三个水池组成，内有3120个探测器单元，6240个光敏探头。WCDA水池采用了国内首创的“薄壁混凝土现浇边墙+软基土工膜防渗系统+大跨度轻钢屋面结构”设计，在没有国标可参考的情况下，满足了探测器对避光、防冻、防锈蚀和水位保持等的超高指标要求。“根据国际前沿发展动态，项目组在WCDA建设过程中进行了方案优化，在二号和三号水池中采用了我国自主研发的、具有国际上最大灵敏面积的新一代20寸光电倍增管，降低了探测器阈能，大幅增强了探测器在50-500 GeV能段的伽马射线探测能力。”拉索项目首席科学家、中科院高能物理所研究员曹臻说。曹臻表示，WCDA的有效探测面积是国际上最大同类型实验HAWC的4倍，能够对银河系内外的伽马暴、快速射电暴、引力波电磁对应体等具备瞬变特性的高能辐射信号进行探测，具备5-10年的国际领先优势，预期将获得一系列非常重要的观测与研究成果。拉索是国家重大科技基础设施项目，位于四川省稻城县海子山，由电磁粒子探测器阵列、缪子探测器阵列、水切伦科夫探测器阵列、广角切伦科夫望远镜阵列组成。

近期，中科院合肥物质院固体所纳米材料与器件技术研究部团队在贵金属自组装阵列的研究中取得了新进展，合成了以多孔Au@AuAg纳米棒为阵列基元的高通量传感器，并探究了其在近红外波段(NIR)的表面增强拉曼散射(SERS)性能，相关研究成果发表在Journal of Materials Chemistry C 上。 　　生物化学分子的不当使用会导致严重的环境问题，因此迫切需要寻求一种低成本的可以检测环境中生物化学分子的传感器。基于SERS研发检测的传感器因其高灵敏度和特异性而受到广泛关注，但其受到低利用率和高成本的限制，无法进一步实际应用。 　　鉴于此，研究人员将喷墨打印技术与等离子体金属纳米颗粒相结合，开发了一种高通量、高灵敏度的NIR-SERS生化传感器(HNIR-SERS传感器)。首先利用压印技术制造了网格基板，其中分离的区域呈典型的立方排列；再将多孔Au@AuAg纳米棒(NRs)作为组装单元，通过喷墨打印将其组装在基板上，形成HNIR-SERS传感器。研究发现，这种新型HNIR-SERS传感器可以在一个衬底中实现多生化分子的高灵敏度检测。例如，该HNIR-SERS传感器能够有效检测4-氨基苯硫酚(4-ATP)和罗丹明6G (R6G)， 4-ATP的增强因子高达108。该工作为实现高通量、低成本的NIR-SERS传感器提供了一种有效的方法，为推动NIR-SERS传感器在拉曼检测芯片中的实际应用提供了依据。 　　上述工作得到了国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金、重大专项和中科院仪器专项等项目的支持。图1. 多孔Au@AuAg纳米棒的(a)合成示意图、(b)SEM图、(c)TEM图、(d)STEM-HAADF及其元素分布图。图2. (a)HNIR-SERS传感器的制备示意图；(b-d)多孔Au@AuAg纳米棒阵列的SEM图。图3. (a)加入10-6 M浓度的4-ATP处理后的多孔Au@AuAg纳米棒及其前驱体的拉曼光谱图；(b) HNIR-SERS传感器的拉曼测试示意图；(c) HNIR-SERS传感器在加入10-8 M浓度的不同待测分子后的拉曼光谱图；(d) HNIR-SERS传感器在加入不同浓度梯度的4-ATP的拉曼光谱图。

摘要：拉曼光谱一直使用“点测量”的方式，简智仪器利用自身元器件级设计研发能力，率先推出“面测量”方式的便携式拉曼光谱产品，在不降低拉曼信号强度的情况下，实现厘米级检测范围。在检测区域内，激光能量均匀分布，不仅轻松实现非均匀混合物的准确检测，还彻底杜绝引燃引爆危险品、或灼烧损坏样品的风险。“点”到“面”的突破，将大幅扩大拉曼光谱技术的应用范围，助力拉曼技术更好的在应用实践中推广。拉曼光谱进入“面检测”新时代。简智仪器即将推出全球首款搭载MOEMS阵列光斑检测技术的手持式拉曼光谱仪。近年来，拉曼光谱在食品安全、公共安全、生物医药、材料化工、高价值物品鉴定等快速检测领域被广泛应用。拉曼光谱具备诸多优点，无损、便捷、快速、稳定、准确，因此拥有非常大的发展潜力和应用前景，很多厂家也先后推出了各种拉曼产品，实现了很多应用突破，但在拉曼底层原理上，一直没有太大的突破和进展。我们知道，拉曼光谱测量有一个显著特征就是“点测量”，即拉曼光谱的测量位置为一个直径在0.1毫米的“点”。这样的点测量方式可以保证最大的拉曼光谱收集效率，对于一些特定应用是非常方便的，比如需要对天然宝石中的包裹体进行研究，或者体积较小的物体（如20ct以下的钻石）。但在有些时候，高聚焦反而是一种缺陷，甚至变成阻碍拉曼光谱技术在应用中推广的障碍。 传统拉曼缺陷一：引燃引爆危险品、灼烧损坏样品由于单点聚焦方式下，激光功率过于集中，而深色样品又会吸收大部分的激光能量转化为热量，因此在测量深色样品时候，本来“无损”的拉曼光谱，反而变成了“引爆器”、“导火索”。以目前市面上常见的便携式/手持式拉曼光谱仪为例，为了保证测量效果，一般激光功率为250-500mw，焦斑直径约0.1mm。这样的功率密度，足以立刻引爆黑火药、烟火药等常见炸药，也可以引燃深色塑料、纺织品，甚至在测量贵重文物珠宝时，也会造成一些样品的损坏（如绿松石、珊瑚、字画等）。传统拉曼测量深色样品，样品灼烧冒烟3 Moems阵列光斑安全检测技术诞生我们知道，聚焦测量下拥有最高的拉曼光谱收集效率，而低功率密度和非均匀固体测量都需要有较大的检测面积，那么，在检测面积和光学效率上，是否可以二者兼得呢？简智仪器利用自身元器件级的设计研发能力，率先推出MOEMS阵列光斑检测技术，实现拉曼光谱测量方式“点”到“面”的重大突破！简智仪器研发人员的设计灵感来自于复眼昆虫，其拥有上百个“小眼睛”，每个小的眼睛均可独立成像，通过复眼结构，昆虫能获得了更高的视野和反应速度。如果像复眼一样，有无数个小透镜同时对激发光聚焦，我们就可以在透镜的焦平面将激发光平均分配为很多份。每个小的透镜都是一套独立的光学系统，光谱仪狭缝和样品激发位置构成物象共轭关系。由于小透镜位置不同，我们可以把检测点覆盖在一个很宽的范围同时检测，解决了拉曼检测实际上只能进行“点测量”的问题。 这就是简智仪器通过研究率先推出的MOEMS 阵列光斑检测技术，不止解决了拉曼光谱高聚焦容易引起样品的灼烧的问题，同时实现了拉曼检测技术从“点测量”到“面测量”的突破。简智仪器依托自身元器件级的研发设计能力，突破重重设计和工艺难点，将传统拉曼中使用的单一透镜，优化为阵列微透镜，然后再做对应的光路系统的优化，研发出来的复眼仿生的MOEMS拉曼探头，实现将检测范围扩大为厘米量级！而光点能量降低1-2个数量级，并且在检测范围内，均匀分布上百个聚焦光斑点；并且每个光斑点，保持了高数值孔径，在不显著降低接收效率的前提下，又均匀地分摊了激光照射功率，可以对样品进行大面积检测。 全球首款特别是在测量危险样品时，由于单点功率低于5mw，因此，绝 对 安 全。彻底杜绝拉曼光谱灼烧损坏样品，或者引燃引爆危险品的可能性！并且在均匀分摊激光功率的同时，保持超高拉曼接受效率，不会因为测量深色物体而导致信号恶化无法正确分辨。简智仪器有信心，MOEMS将成为下一代便携式拉曼光谱的常态性必配技术。 简智仪器在现场快检技术发展高峰论坛暨2019简智新品发布会上发布该项新科技，为拉曼光谱底层核心技术革新拉开了序幕，拉曼光谱进入“面检测”新时代。简智仪器即将推出全球首款搭载MOEMS阵列光斑检测技术的手持式拉曼光谱仪。敬请期待。全球首款MOEMS阵列光斑手持式拉曼光谱仪简智国家标准起草单位航天级产品供应商拉曼光谱技术变革推动者拉曼快检领军企业

阵列甲酯化仪是严格按照《GB5009.168-2016食品中脂肪酸的测定》分析标准的要求研制的样品水解、脂肪皂化、脂肪酸甲酯化等功能于一体的专用仪器。阵列甲酯化仪可以同时处理6个样品，玻璃冷凝回流器及样品瓶可以自动升起降落，便于更换样品。间歇磁力搅拌可轻松完成样品水解。阵列甲酯化仪不仅拥有加热水浴，同时还搭载冷水浴，可以快速对处理完毕的样品进行快速降温，充分满足标准“迅速冷却至室温”的要求。《GB5009.168—2016食品中脂肪酸的测定》分析标准摘录：5.2.1.2 试样的水解 酸水解法：食品(除乳制品和乳酪)加入盐酸溶液10mL，混匀。将烧瓶放入70℃~80℃水浴中水解40min。每隔10min振荡一下烧瓶，使黏附在烧瓶壁上的颗粒物混入溶液中。水解完成后，取出烧瓶冷却至室温......5.2.1.4 脂肪的皂化和脂肪酸的甲酯化 在脂肪提取物中加入2%氢氧化钠甲醇溶液8mL，连接回流冷凝器，80℃±1℃水浴上回流，直至油滴消失。从回流冷凝器上端加入7mL 15%三氟化硼甲醇溶液，在80℃±1℃水浴中继续回流2min。用少量水冲洗回流冷凝器。停止加热，从水浴上取下烧瓶，迅速冷却至室温。主要特点：○ 间歇搅拌——水解样品更轻松 AF6M、AF6DM热水浴搭载6位磁力搅拌器，即可以连续工作，也可以间歇工作，可以每隔10min搅拌一次样品，让样品水解更轻松。○ 冷热双浴——标准要求更符合 AF6D、AF6DM不仅拥有室温至95℃热水浴，对脂肪进行皂化及脂肪酸的甲酯化。同时还搭载5℃的冷水浴，可以在50秒内将样品冷却至室温，充分满足分析标准中“迅速冷却至室温”的要求。○ 智能升降——样品装卸更简单 AF6系列可以通过控制开关，操控玻璃冷凝回流器自动升起降落，便于更换样品。同时AF6系列拥有定时工作功能，当到达设定时间后，玻璃冷凝回流器可以自动升起。○ 中部加液——操作高度更合适 AF6系列独特设计的玻璃冷凝回流器，在中间部位设置了一个加液口，加液口的高度更适合加入氟化硼甲醇溶液的操作。○ 集成管路——实验室更整洁 玻璃冷凝回流器、冷水浴共用一台冷却循环水机，冷却水管路集成固化设计，采用快插接头连接，让实验室更整洁。创新点：阵列甲酯化仪是严格按照《GB5009.168-2016食品中脂肪酸的测定》分析标准的要求研制的样品水解、脂肪皂化、脂肪酸甲酯化等功能于一体的专用仪器，阵列甲酯化仪可以同时处理6个样品，玻璃冷凝回流器及样品瓶可以自动升起降落，便于更换样品。间歇磁力搅拌可轻松完成样品水解。阵列甲酯化仪不仅拥有加热水浴，同时还搭载冷水浴，可以快速对处理完毕的样品进行快速降温，充分满足标准“迅速冷却至室温”的要求。主要特点如下： 1：间歇搅拌——水解样品更轻松 AF6M、AF6DM热水浴搭载6位磁力搅拌器，即可以连续工作，也可以间歇工作，可以每隔10min搅拌一次样品，让样品水解更轻松。 2：冷热双浴——标准要求更符合 AF6D、AF6DM不仅拥有室温至95℃热水浴，对脂肪进行皂化及脂肪酸的甲酯化。同时还搭载5℃的冷水浴，可以在50秒内将样品冷却至室温，充分满足分析标准中“迅速冷却至室温”的要求。 3：智能升降——样品装卸更简单 AF6系列可以通过控制开关，操控玻璃冷凝回流器自动升起降落，便于更换样品。同时AF6系列拥有定时工作功能，当到达设定时间后，玻璃冷凝回流器可以自动升起。 4：中部加液——操作高度更合适 AF6系列独特设计的玻璃冷凝回流器，在中间部位设置了一个加液口，加液口的高度更适合加入氟化硼甲醇溶液的操作。 5：集成管路——实验室更整洁 玻璃冷凝回流器、冷水浴共用一台冷却循环水机，冷却水管路集成固化设计，采用快插接头连接，让实验室更整洁。 阵列甲酯化仪

飞博盖德为双子南座天文望远镜制造光纤阵列。2016年2月18日，美国新泽西州的斯特灵市传来消息，英国豪迈的定制光纤品牌“飞博盖德”（www.fiberguide.com.cn）已经在新双子南座天文望远镜（GHOST）中制造光纤阵列。澳洲天文台（AAO）是该项目的建造商和领导机构。飞博盖德的光纤阵列采用了最先进的制造技术，此次项目中的光纤阵列采用的就是这项技术。由飞博盖德生产的高质量、高性能的光纤阵列成为该项目成功的关键。届时，双子南座天文望远镜将配备双目标大面积全波长光谱望远镜，其覆盖范围介于363~950 nm，分辨率介于50000~75000。新的双子南座天文望远镜由澳洲天文台建造。每根飞博盖德的光纤均携带一部分来自星体的光束，从而尽量减少了因大气模糊造成的损失。通过采用飞博盖德专有的制造技术，以及其在天文学、安全和数据通信类型光纤阵列的丰富经验，可以减少传统光纤的指向误差和插入损耗等问题。新的天文观测仪器可使观察者更高效地观测夜空。双子南座天文望远镜的项目负责人安德鲁?舍伊尼斯说：“双子南座望远镜是世界上最大也是最成功的世界级双子望远镜仪器，而飞博盖德的光纤一直是澳洲天文台在望远镜科技发展中不可或缺的组成部分。一旦该项目交付，双子南座望远镜将为我们提供更多了解宇宙的机会，例如发现与研究太阳系外行星”。双子南座天文望远镜能够为了解双子南座天空提供无与伦比的便利，并进一步加强认识宇宙的机会。欲详细了解飞博盖德的应用于天文的产品，或光纤阵列和光纤束建设的专门知识，请访问飞博盖德的中文官方网站。关于飞博盖德和英国豪迈：美国飞博盖德工业有限公司（Fiberguide）生产多种工业标准的和按需定制的高传输光纤和超精密光阵列。公司经过美国食品和药品管理局登记注册，被确定为合同制造商和定制设备制造商。飞博盖德的光纤工厂位于美国新泽西州的斯特林（Stirling），同时在爱达荷州的卡德维尔（Caldwell）也有制造/装配厂。飞博盖德是英国豪迈（Halma）的子公司，隶属于豪迈的环境与分析事业部。1894年创立的英国豪迈如今是全球安全、医疗、环保产业的投资集团，伦敦证券交易所的上市公司，富时指数的成分股。集团在全球有5000多名员工，近50家子公司，在中国的上海、北京、广州、成都和沈阳设有代表处，并在多地建立了工厂。欲了解更多公司信息，请关注英国豪迈官方微博（www.weibo.com/halma）和官方微信（HALMACHINA）。业务合作联系人：谈理（Teddy Tan）飞博盖德大中华区销售经理电话：021 - 60167698邮箱：ttan@fiberguide.com媒体联络联系人：陆瑶 （Lucas Lu）英国豪迈中国区公关经理电话：021 - 60167667电邮：lucas.lu@halma.cn

色谱仪作为复杂物质的分离工具，在日常化合物的分离分析中发挥了巨大的作用，多数色谱仪属于一维色谱，适合于含几十至几百个物质的样品分析。随着现代科技的进步，传统的一维色谱分离方式已经不能满足人们对诸如天然产物、中药药物和蛋白质组等的常规分离，迫切需要更高效的分离方式来完成复杂样品精细分离的需要。因此，能够提供更大峰容量和更高分辨率的多维色谱技术日益受到人们的关注。相对于一维色谱分离而言，多维色谱分离具有更高的峰容量。从本质上说，多维色谱就是简单的一维色谱加复杂的阀切换技术。　　目前，发展速度较快的多维色谱技术包括：全二维气相色谱、多维高效液相色谱、高效液相—毛细管电泳多维色谱、高效液相—气相多维色谱和多维超临界流体色谱等。近年来，国内外有些仪器公司陆续推出了一些多维色谱仪，但主要是二维色谱仪。例如岛津、沃特世、SCIEX、安捷伦和赛默飞等，其中赛默飞和SCIEX推出的二维液相色谱仪主要应用于蛋白质组的分析。安捷伦和沃特世推出的二维液相色谱仪，其使用主要集中在药物小分子的筛选。在已商品化的全二维气相色谱中，LECO 全二维气相色谱结合chromaTOF 软件，一次可解析大于100000个峰，降低了研究领域的谱峰解析难度。同时，国内色谱专家在阵列多维色谱系统的设计和应用上也有了杰出的研究成果。　　近期，仪器信息网编辑就多维色谱目前发展状况、技术优势及未来产业化前景等内容与国内较早开始研究多维色谱技术的复旦大学化学系张祥民教授进行了深入的交流。　　多维色谱破解蛋白组学研究密码　　多维色谱技术包括二维色谱、三维色谱等高维色谱，近年来其应用越来越广泛。张祥民介绍，多维色谱不是简单的将每个柱子接起来。多维色谱指的是第一维分离出来数十到上百个馏分后，第二维相当于把第一维做出来的每个馏分再重新做一遍，以此类推。例如汽油，一维色谱可以分出来三、四百个组分，两维色谱其组分可以达数千，有学者曾用三维色谱去分，其组分可达六千多个。起初，张祥民教授团队提出用多维色谱技术来做中药成分分析。由于中药成分较为复杂，其中活性成分较难确定。通过多维色谱和高效毛细管电泳的结合，可以将中药里上千个馏分分离出来，这样就可以很好的鉴别不同中药里组分的活性和差异。复旦大学是最早建立多维色谱仪器系统并作为新技术手段用于解决实际问题的单位之一，这主要得益于复旦大学良好的仪器研发基础。　　20世纪90年代，作为功能基因组学的重要支柱——蛋白质组学的出现，使得多维色谱的研究成为新的研究的热点。蛋白质组传统的研究方法是采用双向凝胶电泳分析。在双相凝胶电泳分析中，一维用来跑等电聚焦，另一维用来跑分子量，两维组合起来就可以将蛋白点分离出来。蛋白质组刚出来时几乎都在用这个方法做。双相凝胶电泳虽然可以分离出来几千个蛋白组分，但其工作量较大，难以实现自动化。张祥民谈到，起初其复旦大学研究团队使用双向电泳凝胶技术鉴定人肝中的蛋白质，团队三十几个人需要花费一两个月才能鉴定两千多个蛋白出来，过程中耗费了大量的人力和物力。现在采用多维色谱技术对蛋白质组进行分离鉴定一个人仅需要几个小时可鉴定5000-8000个蛋白，而且花费仅为数千元。多维色谱技术的突破迅速推动了生物医学难题的解决，例如重大疾病和各种癌症中的重大技术瓶颈问题。通过采用多维色谱技术可以寻找到一些关键蛋白质分子、疾病标志物和药靶蛋白，从而实现临床上的疾病诊断和新的治疗药物的发现。　　目前，多维液相色谱技术已广泛的运用到由小分子到大分子的分离分析中，其商品化的色谱仪器日益完善。同时，研制我国自主知识产权的关键设备，开发相应的分离分析方法已成为当下值得关注的焦点之一，也是提高我国科技能力的一个重要方面。现阶段，尽管新技术新方法不断涌现，但是还不能完全满足实际应用的需要，尤其是缺少蛋白质组学中核心技术设备和应用于临床疾病研究的创新技术方法。然而，随着多维色谱分离技术的提高，分离方法不断进步，具有高通量高分离能力的多维色谱必将在蛋白质组学等领域发挥更大的作用。　　国内多维色谱研究的开创者　　张祥民于1986年进入中科院大连化学物理研究所工作，师从卢佩章院士和张玉奎院士。1994年张祥民进入复旦大学，从事博士后研究工作，后留复旦大学化学系工作至今。目前，张祥民为复旦大学化学系和复旦生物医学研究院双聘教授。还历任中国化学学会理事、中国化学会色谱专业委员会委员、中国色谱学会常务理事、中国分析仪器学会常务理事、中国蛋白质组学会理事、上海市分析测试协会副理事长, 并担任Proteomics, Anal Bioanal Chem (ABC)和《色谱》杂志编委等。　　张祥民课题组是国内最早开始研究多维色谱技术的团队之一，其多项有关多维色谱技术的论文发表在国内外高水平的期刊杂志上。目前，张祥民课题组主要依托于复旦大学化学系、生物医学研究院和教育部创新科学仪器工程研究中心，课题组实验室共有三十余名科研人员从事多维色谱技术的研究。迄今为止，张祥民课题组累计发表SCI论文230多篇，申请发明专利50多项，获得2项教育部自然科学奖。复旦大学化学系和复旦生物医学研究院双聘教授张祥民　　从原理上对传统技术发起挑战　　目前，国内分析仪器企业与国外公司相比体量还比较小，主要提供的是中低端仪器和量大面广的产品。因此，国内分析仪器生产企业对新型的仪器研发投入热情很高，但也存在心有余力不足的局面。上海市科委从“十五”到“十二五“一直对分析仪器行业有持续的资金投入，张祥民教授课题组参与承担了一系列仪器攻关项目研究，与企业开展产学研联合开发，先后与上海精科、舜宇恒平、上海天美等仪器公司合作，研发了十多种新型分析仪器，取得了一批创新技术成果。近年来国家开始逐步加大对国内分析仪器研发的支持力度，特别是“十二五“期间一些国家重大科学仪器开发专项资金的投入力度很大，一改研发资金不足的处境，这些资金的投入已经产出了大批先进的仪器和制造技术，相信国内分析仪器未来在仪器研发和创新上会有很大的发展和突破。张祥民谈到，“我们起初研发色谱仪器的想法很简单，主要是基于前沿研究课题需要和一些生产实际过程中的急需。因为商品仪器不能满足要求，在没有充足的购置经费时，创新便成为必要的选项。然而，创新色谱仪器的研制也不是想象的那么复杂，设计原理新、技术方案简单、成本低是前提，于是就根据需要自己搭建一套。“　　发明的热膨胀泵就是典型的案例之一。色谱泵是色谱仪中运动部件最多，机械磨损最严重、较容易出故障的设备。色谱泵作为色谱仪的核心部件，其性能的好坏直接影响整个仪器和分离的可靠性。张祥民课题组研发的全新色谱泵——微流高压梯度热膨胀泵，采用一种全新的原理，其样机已成功应用于高效毛细管液相色谱与质谱联用仪器中，并得到安捷伦等国际企业研发机构的关注。由于液体具有热胀冷缩的特点，当温度升高时，毫升级密闭加热腔内液体体积就会有纳升到微升级的微小膨胀，从而溢出密闭加热腔，实现流量输出。热膨胀泵是以密闭腔体内液体受热体积膨胀为驱动力，从而实现流体定向输出。张祥民谈到，热膨胀泵的特别之处在于：从原理上还没有相关的商品化仪器。根据得到的理论方程，热膨胀泵只要精密控制好其温度和升温方式就可以保证过程中流量的恒流输出。热膨胀泵最大的优势是整机中几乎没有机械运动的部件，运行中听不到任何噪声，但其输出的压力却可以很高，可达到100 MPa。同时，热膨胀泵可以很好的避免传统泵中活塞杆、单向阀和密封环等部件在系统运行过程中损耗产生的费用，其成本比传统色谱仪低3~5倍。　　“阵列”与“多维”的完美结合　　阵列多维色谱仪研制的想法源于实验过程中的需要，是为实验而服务的。阵列多维色谱仪中的“阵列”代表着多通道和同时分离。2003年复旦大学蛋白质组研究团队购买了一台最快的TOF-TOF串联飞行时间质谱仪，其激光打谱的频率可以达到每秒两百张图，传统的多维色谱分离速度明显跟不上该仪器对蛋白质的鉴定需求。张祥民谈到，传统多维色谱遇到的最大问题是分析样品速度较慢，尽管目前已有超高压液相色谱，但总体来说分离速度还是受到限制。例如，从第一维色谱中分离出100个组分，如果每个组分分离需要1小时，那么第二维分离将达到100小时，时间太长。如果将多维色谱后一维做成阵列式，那么仪器运行过程就可以平行进行，从而使得效率成倍增加。基于此，张祥民课题组研制了一台18通道的阵列多维色谱仪，其分离速度提高18倍，可以与飞行时间质谱仪很好的进行匹配，大大缩短了实验过程中的分析时间。图1. 阵列式多维液相色谱分离系统工作原理图。详见Anal. Chem. 2016, 88,2440-2445和《分析化学》 2015, 43: 1472-1478。(1) HPLC梯度泵 ；（2）六通阀；(3)第一维分离柱；(4)紫外检测器；(5) 10通道顺序切换阀；(6）三通；（7）第二维阵列预柱；（8）8通道分流器；（9）第二维阵列分离柱；（10）96孔板。　　目前，阵列多维色谱仪技术瓶颈问题已经得到解决。其中的关键技术已经在团队承担的国家973项目和国家863专项的实施过程中得到全面的发展、完善和实际应用。以刚刚完成开发工作的国际最先进的阵列式多维液相色谱仪器为例，张祥民教授的团队利用该仪器在人血浆高丰度蛋白去除方面取得了新的技术突破。这项成果于近日已发表在《Analytical Chemistry》上。 图2. 阵列多维液相色谱仪器系统。下图为阵列色谱系统照片，组件依次为第一维高效液相色谱泵，第二维高效液相色谱泵、阵列多维切换系统、阵列色谱柱组件，阵列馏分收集仪和系统自动化控制系统。上部分左边为阵列色谱捕集柱、分析柱及其连接流路，右边为阵列馏分收集系统结构图。　　对于人血浆样品的蛋白组分析，一个重大挑战是大量高丰度蛋白存在掩盖了人们最感兴趣的低丰度蛋白的信号。为此，必须使用免疫亲和柱来处理血浆样品，利用抗体来捕获血浆中的高丰度蛋白，并将它们去除掉。但是，实验过程发现，去除高丰度蛋白的同时大量附着的低丰度的蛋白也一同被除掉。而且，目前这类商品化亲和柱最多只能去除20个高丰度蛋白质。为了解决这些问题，张祥民教授的团队研究开发了这台阵列式的多维色谱仪器，第一维采用阴离子交换色谱(SAX)，第二维采用8支反相液相色谱(RPLC)柱和8支蛋白捕集柱，开展了多循环并行分离。血浆高丰度蛋白的去除时间，由以往的一个星期缩短到四个小时，鉴定蛋白的浓度范围达9个数量级，一次可去除84个高丰度蛋白。与免疫亲和柱的方法相比较，获得蛋白质鉴定数量有大幅提高。在实际样品分析中，可鉴定出1332到1955个蛋白，包括一些丰度极低的膜体趋化因子、雄激素受体和肌苷脱氢酶等含量低至0.01 ng/mL的蛋白质。已经能够满足临床常见的疾病标志物甲胎蛋白(AFP)等标志分子检测需要。　　阵列多维色谱仪市场还需培育，其应用前景广阔　　在产业化过程中，阵列多维色谱仪也遇到的不少问题主要是市场的培育。由于阵列多维色谱技术比较新颖，因此前期需要市场培育和宣传，投入资金较多。此外，阵列多维色谱不像传统二维色谱可在线与质谱仪连接，它需要和高通量质谱联用匹配。但是，随着分析样品越来越复杂，高通量的阵列多维色谱仪将迎来快速发展阶段。张祥民谈到，例如多维色谱技术，出现好多年一直没有多少人去使用，近些年随着生命科学发展，需要解决的问题越来越复杂，特别是各种组学研究如蛋白组、代谢组等复杂体系的分离问题解决不了，因此多维色谱技术被派上大用场。阵列多维色谱也是这样，它的普及尚需要一个过程，但最后肯定会商品化，同时被广大用户所广泛使用。 采访编辑：郭晓东

12月16日，中油测井青海事业部顺利完成柴达木盆地狮中60井EILog阵列感应测井。这是青海事业部2010年完成的第151口井的阵列感应测井。这个事业部全年测井作业一次成功率达到94.5%，资料合格率达到100%。 　　EILog阵列感应测井仪是中油测井公司自主研发的具有自主知识产权的国产测井仪器，目前有4套服务于柴达木盆地的油气田。这套仪器在柴达木盆地油气开发中，凭借稳定性好、测井结果重复性好和一致性好的优势，成为青海油田探井和开发井测井的主要手段，投入生产的井次是去年同期的3倍。在涩北气田，EILog阵列感应测井仪能够准确识别和评价厚度在0.3米的薄储层。通过应用，涩北气田单井气层解释有效厚度增加6%以上。

【新一代小型拉曼必配技术】 近年来，拉曼光谱快检技术在食品安全、生物医药、分子结构研究、化工过程、生物化学、考古及文物鉴定、公安与法学样品分析、反恐技术等各行各业得到广泛应用，被称为“分子指纹”的拉曼光谱技术因其无损、便捷、速度快、稳定性高的优良特性，在光学快检领域受到大力推崇。但是实际使用过拉曼光谱检测方法的都知道，由于采用聚焦测量的方式，在对有些目标物检测时，必须很小心。由物像共轭关系可以知道，只有在光谱仪接收狭缝的像点发出的所有光信号才能被光谱仪所接收。因此当激发激光的聚焦点正好处于这个位置的时候，拉曼信号才有最高的收集效率。为了获得更高的分辨力，色散光谱仪的狭缝，通常只有几十个微米，所以在进行拉曼检测的时候我们需要对激光进行聚焦。对于一些应用这是非常方便的，比如需要对天然宝石中的胞体进行研究。但在很多时候，高聚焦也带来了其它的问题。比如：深色物质，由于深色物质会吸收大部分激光功率，因此容易引起样品的灼烧。在测量文物字画时有损害样品的可能，而测量黑火药、烟火药等炸药时，甚至有直接引爆的危险。如下图此外，由于拉曼的聚焦特性，因此实际上只能进行“点测量”，对于一些非均匀样品的分析，高聚焦很可能导致对检测谱图代表性的质疑。如果被测物为非均匀混合物，很可能测量的那个点上，并没有目标物。比如测一个注胶的翡翠手镯，但测量点上没有胶，可能就会被误认为A货翡翠。测量多组分混合的固体违禁品时，可能测量点上只有食用辅材而不包含违禁品。 如下图针对这种情况，出现了一些针对性技术：首先是ORS移动光斑技术，这种技术通过降低单个位置激光照射时间来避免引燃物体。但由于微机械传动结构很难保证光斑运动轨迹在某个平面范围上均匀分布，因此实际效果只是光斑在某个小范围内呈线性“抖动”，并且由于单点功率密度并没有下降，因此很多情况下仍旧会灼烧甚至引爆物品，而且对设备光机结构要求非常高，导致可靠性下降。 第二种是TRS透射技术。该技术对样品要求很高，需要是薄片状样品，而且受数值孔径的限制，这种方式的光学效率不高，测量范围更小。 第三种是采用非聚焦方式的“大光斑”技术，由于不在物镜聚焦点上测量，使得照射光斑扩大，但由于违背了前面所说的聚焦测量的原则，因此导致收光效率大幅损失，即使在周围加上反射腔做弥补，也至少损失一个数量级以上的光学效率。 并且，以上三种技术都只能将光斑范围扩大到毫米级，在实际应用中仍然太小了。而且后两种技术还会大幅的损失光学收集效率，导致信号恶化，无法有效分辨样品。 如何才能获得一个较大面积的拉曼特征并且实现激光功率的均匀分布，而又不以牺牲光学效率为代价呢？复眼昆虫眼部分解成无数的复眼，每个小的眼睛均可独立成像，通过复眼结构昆虫获得了更高的视野和反应速度。从昆虫的复眼，我们获得了很好的启示。通过对复眼的仿生，科学家发明了“蝇眼相机”，具有160度的视野，能够同时聚焦物体的不同深度。 如果像复眼一样，有无数个小透镜同时对激发光聚焦，我们就可以在透镜的焦平面将激发光平均分配为很多份。每个小的透镜都是一套独立的光学系统，光谱仪狭缝和样品激发位置构成物象共轭关系。由于小透镜位置不同，我们可以把检测点覆盖在一个很宽的范围同时检测，解决了拉曼检测实际上只能进行“点测量”的问题。 这就是简智仪器通过研究率先推出的MOEMS 阵列光斑检测技术，不止解决了拉曼光谱高聚焦容易引起样品的灼烧的问题，同时实现了拉曼检测技术从“点测量”到“面测量”的突破。简智仪器依托自身元器件级的研发设计能力，突破重重设计和工艺难点，将传统拉曼中使用的单一透镜，优化为阵列微透镜，然后再做对应的光路系统的优化，研发出来的复眼仿生的MOEMS拉曼探头，实现将检测范围扩大为厘米量级！而光点能量降低1-2个数量级，并且在检测范围内，均匀分布上百个聚焦光斑点；并且每个光斑点，保持了高数值孔径，在不显著降低接收效率的前提下，又均匀地分摊了激光照射功率，可以对样品进行大面积检测。特别是在测量危险样品时，由于单点功率低于5mw，因此，绝对安全。彻底杜绝拉曼光谱灼烧损坏样品，或者引燃引爆危险品的可能性！并且在均匀分摊激光功率的同时，保持超高拉曼接受效率，不会因为测量深色物体而导致信号恶化无法正确分辨。MOEMS 阵列光斑检测技术可以解决目前对于违禁品等混合样品在拉曼检测中出现的代表性问题，避免了对高吸收率物质（如黑火药、ABS材料等）进行拉曼光谱检测时出现的烧蚀损毁现象，解决了易燃目标目前无法用拉曼技术直接检测的问题，同时创新性地实现了低能量密度下的大面积拉曼检测，是对传统拉曼检测技术的革新性变化。简智仪器有信心，MOEMS将成为下一代便携式拉曼光谱的常态性必配技术。绝对安全的保证，将大幅扩大拉曼光谱技术的适用范围。简智仪器在现场快检技术发展高峰论坛暨2019简智新品发布会上发布该项新科技，为拉曼快检底层技术革新拉开了序幕。2019年简智仪器即将推出的Easy-Raman EV系列新款手持式拉曼光谱产品也将搭载MOEMS阵列光斑检测技术，敬请期待。

微阵列是指基于固体基质上的二维阵列，是高通量测定生物分子（如DNA、RNA、蛋白质等）的重要环节，目前将样品固定在靶板上的点样操作一般由人工来完成，这种工作方式不仅效率低而且点样的精度不高，甚至影响最后的分析结果。自动化方案的出现，彻底解决了传统手动过程耗时费力问题，实现高通量、微型化处理，提高实验效率，避免人为误差。产品介绍Vitae SPOTTER生物芯片点样系统Vitae SPOTTER生物芯片点样系统是一款高效、经济的桌面型微阵列点样设备，可以将脱氧核糖核酸（DNA）、蛋白质、微生物培养液或者其它基质等化学试剂按照指定的阵列方式快速、准确的施加点样在靶板或载玻片等固相承载体上。该点样仪基于微液滴发生系统，专为nL及μL量级高值反应试剂的精密点样（100nL）需求而设计，可实现高精度微阵列打印，亦可进行灵活的定制化点样。此款点样设备应科研实验室及企业研发部门的需求而生，以高性价比为原则进行设计，满足研发的同时还能够进行小批量生产，可协助研究人员在PCR检测、细菌鉴定、微流体分配、药物输送、单细胞分离等领域进行探索，并可实现各种生物芯片和生物传感器产品的研究及制造。产品特点快速高效多种点样方式：接触式点样或非接触式点样智能点样：具有跳点功能，软件自定义点样工艺，同种样品可一次点出，节省样品量和点样时间高精度精密点样定点定位：定位精度±0.1mm，液滴滴落精度＜± 0.05μm定量准确：点样最小体积100nL，尺寸一致性误差率0.1%多基材适配点样基质不限：涵盖硅基底板、载玻片、柔性膜片（NC膜、PET膜等）以及孔板（96孔板等）等基材精巧灵活软件功能齐全，可执行任意点样目标，可按需定制钢针点样枪头点样应用方向生物芯片、抗体芯片、生物传感器、MALDI-TOF MS、Lab-On-A-Chip等DNA、RNA、多肽、蛋白质、多糖阵列、核酸质谱、微流体分配、单细胞分离等定制化解决方案

世界声学与振动测量专家Bruel & Kjaer于11月2日和4日分别在上海和北京各举办了一场阵列技术研讨会，总共吸引了近200名用户到场。 11月2日Bruel & Kjaer阵列技术研讨会（上海场） 来自Bruel & Kjaer丹麦总部的讲师向与会者介绍了噪声源识别技术概览；平面波束形成、优化波束形成和球面波束形成、移动声源波束形成；声全息，宽带声全息，保形绘图；手持阵列应用等方面的知识。 11月4日Bruel & Kjaer阵列技术研讨会（北京场） 讲师还在会议现场介绍和演示了Bruel & Kjaer近期推出的PULSE Reflex声学照相机的功能与应用，这款功能强大的产品能够在20秒内显示噪声源彩图，使得定位飞机舱、驾驶舱和其他区域的噪声变得前所未有的简单。 根据会后反馈，与会者均表示讲师的讲解非常清晰，对各种阵列技术覆盖全面，内容对实际工作有实用价值。 了解更多关于Bruel & Kjaer阵列产品与技术的信息，请访问如下网页： http://www.bksv.cn/Products/transducers/acoustic/acoustical-arrays 关于Bruel & Kjaer Bruel & Kjaer是先进的声学与振动测量系统制造商和供应商。 我们帮助客户测量和管理其产品与环境中的声音与振动质量。我们关注的领域包括航空航天、太空、国防、汽车、地面交通、机场环境、城市环境、电信和音频。 我们的声学与振动设备系列包括声级计、传声器、加速度计、适调放大器、校准器、噪声与振动分析仪和PULSE软件。 我们还设计和制造LDS系列振动测试系统，以及完整的机场和环境监测系统：WebTrak，ANOMS，NoiseOffice和Noise Sentinel。 全面了解我们的解决方案、系统和产品，请访问我们的网站：www.bksv.cn。 Bruel & Kjaer是总部位于英国的思百吉集团（www.spectris.com）旗下的子公司。思百吉集团2013年销售额达12亿英镑，集团的4个业务板块在全球共有大约7,500名员工。 媒体联系朱立市场传播经理Bruel & Kjaer 中国电话：+86 21 61133678邮箱：julie.zhu@bksv.com.cn网站：www.bksv.cn

本文授权转载自：清华大学头条新闻，转载请联系出处。10月2日，清华大学化学工程系魏飞教授团队在《自然通讯》（Nature Communications）上在线发表题为“超纯半导体性碳纳米管的速率选择生长”（Rate selected growth of the ultrapure semiconducting carbon nanotube arrays）的论文。该论文研究指出，碳纳米管在生长过程中的原子组装速率与其带隙相互锁定，金属管数量随长度的指数衰减速率比半导体管高出数量级，在长度达到154mm后可实现99.9999%超长半导体管阵列的一步法制备，这一方法为制备结构完美、高纯半导体管水平阵列这一世界性难题提供了一项全新的技术路线，对新一代碳基电子材料的可控制备具有重要价值。研究背景随着信息技术的高速发展，半导体芯片已成为数字经济和国家安全的重要基础。近年来，以硅基材料为核心的摩尔定律即将走到终点，在众多替代材料中，碳纳米管凭借纳米级尺寸和优异的电子空穴高迁移率成为新一代芯片电子的理想候选材料。美国国防高级研究计划局宣布投资15亿美元推进“电子复兴计划”，用于开发微型化、高性能碳纳米管芯片。斯坦福大学和麻省理工学院相继研发出碳纳米管计算机和基于1.4万个碳纳米管晶体管构筑的16位微处理器，充分展现了碳纳米管在后硅时代的发展潜力。我国在碳纳米管电子器件及材料制备的工程应用领域具有显著优势，特别是在单根碳纳米管晶体管无掺杂制备及小碳纳米管器件领域做出了众多原创性贡献。在碳纳米管宏量制备领域，也已率先实现世界高、千吨级产量聚团状和垂直阵列状碳纳米管的批量制备，并在动力电池领域规模化应用。然而，碳纳米管的结构缺陷、手性结构控制仍然是制约高性能碳基芯片应用的关键问题。研究过程基于以上问题，魏飞教授团队专注结构完美超长碳纳米管的研发10余年，发现超长碳纳米管在分米级长度上的结构一致性，率先制备出世界上长的550mm碳纳米管，并验证了碳纳米管的数量随长度呈现指数衰减的Schulz-Flory分布规律。进一步研究发现，金属和半导体管的数量也各自满足Schulz-Flory分布，但半导体管的半衰期长度是金属管的10倍以上。拉曼散射、瑞利散射光学表征及同位素标记的生长速度测试表明，金属与半导体管的半衰期长度差异源于碳纳米管自身带隙锁定的生长速度。缩小非均相催化中外扩散与毒化过程的活化能差异，从而提高碳纳米管的长度，是实现具有窄带隙分布的半导体管阵列可控制备的关键。据此，该团队设计层流方形反应器，精准控制气流场和温度场并优化恒温区结构，将催化剂失活几率降至百亿分之一，成功实现了超长水平阵列碳纳米管在7片4英寸硅晶圆表面的大面积生长，长长度650mm，单位反应位点转化数达到1.53×106 s-1。用154mm处的碳纳米管阵列作为沟道材料制作的晶体管器件，开关比为108，迁移率4000cm2/Vs以上，电流密度14A/m，展现了超长碳纳米管在阵列水平的优异电学性能。高纯度半导体性碳纳米管阵列的速率选择生长研究结果这种利用带隙锁定生长速度实现高纯半导体管可控制备的方法，为原位自发提纯半导体材料提供了一种全新路线，为发展新一代高性能碳基集成电子器件奠定了坚实的基础。该工作是魏飞教授团队继实现半米长碳纳米管可控制备及原位卷绕成大面积、单手性碳纳米管线团后的又一创新性工作，为实现碳纳米管在高端电子产品及柔性电子器件中的应用，推动国家微电子行业发展提供了可行的路线。论文直达文章通讯作者为魏飞教授，作者为清华大学化工系2015级博士生朱振兴，芬兰阿尔托大学应用物理系博士后魏楠、清华大学微电子系许军教授及2016级博士生程为军、清华大学化工系王垚副教授、张如范助理教授、博士生申博渊、孙斯磊、高俊参与了该工作。本项研究工作受到国家重点基础研究发展计划、国家自然科学基金委及北京市科学技术委员会等项目的资助。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-019-12519-5 点击查看更多往期精彩文章 严峻环境下的自救——探寻端气候下的生命存续 | 前沿应用【上篇】发现生命的轨迹——化石中的碳元素分析 | 前沿应用地底深处的生命探索——矿物中的化学反应分析 | 前沿应用【下篇】复旦巧用增强拉曼“识”雾霾 | 前沿用户报道瞪你一眼，就能“看透”你 | 用户动态青岛能源所实现毫秒级单细胞拉曼分选，"后液滴"设计功不可没|前沿用户报道表面增强共振拉曼光谱探究细胞色素c在活性界面上的电子转移新型荧光探针——细胞膜脂变化无所遁形!1+1≥3，AFM-Raman 材料表征新技术！——附新相关论文 免责说明HORIBA Scientific公众号所发布内容（含图片）来源于文章原创作者提供或互联网转载，文章版权、数据及所述观点归原作者原出处所有。HORIBA Scientific 发布及转载目的在于传递更多信息，以供读者阅读、自行参考及评述，并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。如果您认为本文存在侵权之处，请与我们取得联系，我们会及进行处理。HORIBA Scientific 力求数据严谨准确，如有任何失误失实，敬请读者不吝赐教批评指正。我们也热忱欢迎您投稿并发表您的观点和见解。 HORIBA科学仪器事业部HORIBA Scientific 致力于为科研及工业用户提供先进的检测和分析工具及解决方案，如：光学光谱、分子光谱、元素分析、材料表征及表面分析等先进检测技术，旗下Jobin Yvon光谱技术品牌创立于1819年，距今已有200年历史。如今，HORIBA 的高品质科学仪器已经成为全球科研、各行业研发及质量控制的首选，之后我们也将持续专注科研领域，致力于为全球用户提供更好的服务。点击下方“阅读原文”查看新闻。

近日，中山大学电子与信息工程学院（微电子学院）教授李朝晖和副教授沈乐成率领的研究团队基于硫系微纳加工平台，成功研制出了包含15个微腔的超高灵敏度光学超声传感器阵列，并融合新型通信算法数字光频梳技术，开展基于硫系片上阵列器件结构的并行信号解调及光声计算成像相关研究。相关研究论文发表于Nature Communications。 基于硫系微环传感器阵列和数字光频梳解调技术的光声成像示意图。研究团队 供图近年来，李朝晖/沈乐成团队一直致力于搭建面向硫系微纳器件的制备平台，并依此开展多物理场的传感与成像应用研究。在算法研究方面，他们提出了基于先进光信息处理算法的数字光频梳技术，具有高效、大带宽以及多维解调等优势，并结合光学微腔实现双共振模式下的超声信号解调；在技术创新方面研发了具有高调制效率的非悬浮硫系声光调制器；在成像应用与调控方面开展了面向生物医疗的高通量全息成像和高速光场调控。这些研究成果表明先进光信息处理技术与新型硫系材料器件的结合在生物成像、医疗传感等方面具有巨大的潜力和前景。基于上述积累，该团队近日研制出包含15个微腔的超高灵敏度光学超声传感器阵列。该微环传感器阵列具有高灵敏度、大带宽和小尺寸等优点，其中单个微环传感器具有175 MHz（-6 dB）的检测带宽和2.2?mPaHz?1/2的噪声等效压力，性能指标领先。基于可调的数字光频梳技术，研究团队还研发了一套可与微环传感器阵列相匹配的高性能并行信号检测方案，对高速动态粒子、静态叶脉和活体斑马鱼等展示了光声计算成像结果。上述研究工作得到科技部重点研发计划、国家自然科学基金和南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）的资助。

迈克尔塞德尔（Michael Seidel）• 如果要在一个样品中测定多种分析物，分析微阵列是理想的解决方案。基于流的分析系统的优势在于它们可以在现场以自动化的形式快速、定量地分析样品。• 近年来，基于流式化学发光 (CL) 微阵列的微阵列芯片读取器 (MCR) 分析平台不断优化，其在各种生物分析应用中的实用性得到了证明。• GWK Präzisionstechnik 公司以原型开发的形式进一步优化了最新一代设备。该设备提供了使用泵和阀门控制实现全自动测定性能的可能性，并通过集成的高灵敏度 CCD 相机进行后续测量图像采集，非常适合长达 2 分钟的采集时间。由于要建立各种生物分析试验进行研究，该仪器被命名为 MCR-Research (R)（图 1）。• 在下文中，将简要描述各个微阵列检测类型以及应用程序。图 1：用于 SARS-CoV-2 抗体检测的基于流式 CL 微阵列的 MCR-R 微阵列分析平台示例。 检测血液中针对 SARS-CoV-2 的抗体检测针对 SARS-CoV-2 的抗体的问题是在大流行开始时提出的，由巴伐利亚研究基金会资助。重组抗原（SARS-CoV-2 蛋白，包括刺突蛋白 (S1) 和核衣壳 (N) 蛋白以及受体结合结构域 (RBD)）固定在微阵列芯片上。血液样本中的抗体可以与这些重组抗原结合。然后，带有辣根过氧化物酶 (HRP) 标记的抗人 IgG 抗体通过泵系统通过流通式微阵列芯片，在随后的步骤中通过添加鲁米诺和过氧化氢来观察结合的抗体。基于流动的微阵列免疫测定 (MIA) 原理的一个主要优点是使用间接非竞争性 MIA 非常快速和同时测定针对不同抗原的抗体（图 2）。因此，例如，可以将疫苗衍生抗体与 SARS-CoV-2 感染后的抗体区分开来。 图 2：血清和血液中 SARS-CoV-2 抗体的间接非竞争性 MIA 流程图。此外，可以确定针对不同 SARS-CoV-2 变体的抗体，或者可以通过其他呼吸道病原体扩展抗体组，例如，检测针对流感的抗体。此外，MCR 的多功能性与相关的流通微阵列芯片和程序选项也提供了建立的可能性，例如，通过竞争性 MIA 对中和抗体进行定量分析。在这里，可以确定哪些抗体实际上可以阻止病原体进入细胞，从而在预防感染方面特别有效。CL-MIA 只需不到 15 分钟，可用于现场分析，例如医疗实践。使用 CL-MIA 和 MCR 检测 SARS-CoV-2 抗体的第一个结果已经发表 [1,2]。 基于抗体的蒸发冷却系统嗜肺军团菌检测和亚型分析媒体多次报道军团菌爆发，通常可以追溯到蒸发冷却系统。这些系统可以产生含有军团菌的生物气溶胶，这取决于致病菌株，在吸入可吸入的嗜肺军团菌后，会在人体中引发轻度庞蒂亚克热或严重的肺炎，即军团病。为此，成立了第 42 届 BImSchV，负责规范蒸发冷却系统、冷却塔、湿式分离器的安全技术运行以及冷却水中军团菌的定期控制。如果超过测量值（冷却塔每 100 毫升 50,000 个军团菌，其他需要报告的系统每 100 毫升 10,000 个军团菌），则必须立即采取措施大幅降低病原体浓度。此外，必须进行血清分型。代替使用凝集试验（血清组 1 和血清组 1-15 之间的区别）对嗜肺军团菌进行常规血清分型，甚至使用大量 ELISA 微量滴定板对嗜肺军团菌血清组 1 进行亚型分型，也可以使用 MCR。根据该申请，原型设备被称为 Legiotyper。此外，在军团病爆发的情况下，尽快确定源头很重要。这也可以通过仪器实现。一组单克隆抗体固定在流通式微阵列芯片上。样品手动注入系统，然后是全自动 CL-SMIA（图 3）。单克隆抗体对L. pneumophila血清群 1的不同血清和亚群表现出不同的亲和力和选择性。图 3：CL-SMIA 示意图：(1) 样品注射，(2) L. pneumophila SG1 亚型与特异性捕获抗体的结合，(3) 抗 SG1 检测抗体与已经结合的军团菌的结合，(4 ) CL 反应和图像采集。细菌与流通式微阵列芯片上的相应单克隆抗体特异性结合。夹心是由对血清组 1 特异的生物素标记的多克隆抗体形成的。加入 CL 试剂后，进行 CL吸收。通过将单个菌落悬浮在缓冲液中并在大约 30 分钟内使用该仪器执行 CL-SMIA，在培养后的所有情况下都可以进行血清分型和亚型分型。在由德国联邦经济和技术部资助的 WIPANO 项目 LegioRapid 中，首次建立了用于蒸发冷却系统快速卫生评估的独立培养方法的标准化方法，该方法在测量后定量确定治疗成功率值已超过。除了 qPCR 和与免疫磁分离 (IMS) 相结合的流式细胞术之外，Legiotyper 被用作第三种方法。定量测量结果通过qPCR和IMS流式细胞仪从100 mL中100军团菌的浓度获得，其中100 mL水样通过聚碳酸酯过滤器（孔径=0.22µm）过滤，洗脱液直接用于定量测定。只有在样本中发现最低浓度为106个细胞/100 mL时，才能使用Legiotyper进行血清或亚型。对于培养样本，这个最低浓度不是问题。对于不依赖培养的方法，样品体积必须增加到至少 10 L 才能达到至少 10 4的浓缩系数。正在对合适的过滤方法进行研究 [3]。对于气溶胶中嗜肺军团菌的分析，可以使用相同的 CL-SMIA，但在样品制备方面存在差异。必须首先使用气溶胶收集器对气溶胶进行采样，科里奥利 µ 旋风收集器适用于该收集器。在这里，细菌以液体形式分离，其中可以直接取样和测量。在 AIF 项目 LegioAir 中，首次表明在生物气溶胶中进行血清分型是可能的。 使用 haRPA对军团菌进行分子生物学检测微阵列芯片阅读器不仅可用于基于抗体的检测，还可用于分子生物学。课题组开发了异质不对称重组酶聚合酶扩增（简称haRPA，图4）[4,5]，可用于军团菌属。通过在 39°C 下加热流通式微阵列芯片在系统上进行检测。对于 haRPA，军团 菌属特异性引物在空间上固定在 DNA 微阵列芯片上。图 4：可以在 MCR-R 上执行的 haRPA 原理。(1) 带有固定反向引物的 DNA 微阵列，(2) 添加 DNA 提取物后，重组酶打开双链靶 DNA，(3) 聚合酶延伸反向引物直到 (4) 单链结合蛋白分离, (5) 生物素化的正向引物与固定的双链结合，直到 (6) 第二条 DNA 链被聚合酶延伸。(7) 最后，固定化的扩增子通过链霉亲和素-HRP 进行标记，并使用 CL 进行可视化。 等温核酸扩增可扩增基因组 DNA 的靶序列。通过第二个生物素标记的引物，形成的扩增子被标记并用作链霉亲和素-HRP 的锚点，该链霉亲和素-HRP 通过流通式微阵列芯片。最后，与其他测定一样，通过使用集成 CCD 相机记录 CL 反应生成 CL 图像。信号的强度取决于样品中 DNA 的初始量。扩增允许对非常少量的初始 DNA 进行定量。haRPA 的原理还允许通过将不同的引物固定在微阵列表面上进行多重分析。这样，样品可以在 45 分钟内区分军团 菌。以及对人类最危险的军团菌属嗜肺军团菌，它可以更好地评估潜在的健康风险。 地表水中的藻类毒素的监测MCR-R 也用于环境监测。AIF-ZIM 项目 MARCA 关注为即将到来的藻华开发早期预警系统。它是基于云的监测系统的重要组成部分，可用于预测藻类大量繁殖和地表水中蓝藻毒素的形成等。由于水体富营养化和气候变化，被称为藻华的蓝藻大量繁殖变得越来越频繁。在这种现象期间，水变得非常浑浊，水中的蓝藻毒素含量急剧增加。其后果是水生大型植物的退化和对生物体、人类和动物的危害。为了预测藻华并在早期采取预防措施，正在开发一种预警系统，该系统能够使用 Triton 水传感器系统持续监测可能指示藻华的化学和物理参数。这些是温度、电导率、总溶解固体 (TDS) 和总悬浮固体 (TSS)、浊度、溶解氧、溶解硝酸盐和总硝酸盐。此外，该仪器还监测水中的蓝藻毒素浓度。这可以通过再生间接竞争 CL-MIA（图 5）实现，并且由系统在 7 分钟内完全自动执行。例如，微囊藻毒素-LR 的检测限为 4.8 µg/L，因此低于 WHO 的 10 µg/L（对于微囊藻毒素）的限值，低于该限值可假设对健康产生不利影响的可能性较低。图5：再生间接竞争性MIA的示意图：（1）样品（抗原）与一级抗体的孵育，（2）未结合的一级抗体与固定化毒素的结合，（3）检测抗体结合，（4）CL反应和图像采集，以及（5）下一次测量的再生。细菌亲和过滤用亲和粘结剂的筛选微阵列芯片阅读器可用于定量或定性检测，以及研究新的亲和性结合物及其对细菌的结合行为。例如，这些是抗菌多肽、酶或抗体。生物素化细菌通过流通微阵列芯片自动进入设备，在该芯片上固定待研究的亲和力粘合剂。随后，链霉亲和素HRP与结合的生物素结合并催化CL反应，这被捕获为图像。用适当的缓冲液洗脱细菌后，获得第二个CL图像。因此，细菌的结合和洗脱行为可以得到快速而全面的评估。与无标签生物传感器相比，生物素标签可以更精确地跟踪这种反应。这种筛选策略的另一个优点是可以同时固定多个亲和结合物。这为一次测试许多亲和结合物提供了一种快速的方法，也允许细菌、亲和结合剂和洗脱缓冲液之间的组合具有高度的多样性。总结这里描述的例子令人印象深刻地展示了MCR-R分析平台在仪器生物分析中的广泛应用。因此，各种高度相关的领域都可以受益于生物分析方法的使用，因此必须在未来继续推动其扩展。参考文献[1] Klüpfel, J. Koros, R.C. Dehne, K. Ungerer, M. Würstle, S. Mautner, J. Feuerherd, M. Protzer, U. Hayden, O. Elsner, M. Seidel, M. Automated, flow-based chemiluminescence microarray immunoassay for the rapid multiplex detection of IgG antibodies to SARS-CoV-2 in human serum and plasma (CoVRapid CL-MIA). Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2021, 413, 5619–5632. https://doi.org/10.1007/s00216-021-03315-6 .[2] Klüpfel, J Paßreiter, S. Weidlein, N. Knopp, M. Ungerer, M. Protzer, U. Knolle, P. Hayden, O. Elsner, M. Seidel, M. Fully automated chemiluminescence microarray analysis platform for rapid and multiplexed SARS-CoV-2 serodiagnostics. Analytical Chemistry, 2022, 94, 6, 2855-2864. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.1c04672 .[3] Wunderlich, A. Torggler, C. Elsaesser, D. Lück, C. Niessner, R. Seidel, M. Rapid quantification method for Legionella pneumophila in surface water. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2016, 408(9), 2203-2213. https://doi.org/10.1007/s00216-016-9362-x .[4] Kunze, A. Dilcher, M. Abd El Wahed, A. Hufert, F. Niessner, R. and Seidel, M. On-chip isothermal nucleic acid amplification on flow-based chemiluminescence microarray analysis platform for the detection of viruses and bacteria. Analytical Chemistry, 2016, 88, 898-905. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.5b03540 .[5] Kober, C. Niessner, R. Seidel, M. Quantification of viable and non-viable Legionella spp. by heterogeneous asymmetric recombinase polymerase amplification (haRPA) on a flow-based chemiluminescence microarray. Biosensors and Bioelectronics, 2018, 100, 49-55. https://doi.org/10.1016/j.bios.2017.08.053 . 关于作者Michael Seidel德国加钦慕尼黑工业大学水化学研究所分析化学和水化学系主任Michael Seidel在斯图加特大学学习技术生物学，并在图宾根大学获得物理化学博士学位。在Miltenyi Biotec GmbH担任项目负责人后，他在分析化学主席处成立了一个微阵列研究小组，由Reinhard Niessner教授领导。2014年，他以化学发光微阵列为主题，学习分析化学。直到现在，他还是由Martin Elsner教授领导的分析化学和水化学主席“生物分析和微分析系统”小组的负责人。他的研究兴趣在于建立创新的（生物）分析方法和仪器、生物传感器、分析微阵列、超顺磁性纳米颗粒、浓缩和分离方法，以快速或自动分析药物、毒素、生物标记物、蛋白质、病原菌和病毒，或在水质监测、食品分析或体外诊断领域的抗生素抗性基因。原文：Flow-based analytical microarraysQuantitative and qualitative determinations with selective biological probesWiley Analytical Science，2 September 2022供稿：符 斌

尊敬的各位老师、朋友们，令分析界心潮澎湃的上海慕尼黑生化分析展已接近尾声，让我们一同再次聚焦E5-5710展位，看看今天新闻速报吧。 本次展会澳维隆重推出的新品：阵列甲酯化仪，是基于客户痛点的创新性产品，绝对C位亮相。这款产品是严格按照《GB5009.168-2016食品中脂肪酸的测定》分析标准的要求研制的样品水解、脂肪皂化、脂肪酸甲酯化等功能于一体的专用仪器。 同时，“同洲维普”品牌T系列微型台式冷水机也大受欢迎，伴随着冷水机行业的不断发展，我们的冷水机也在不断的优化、迭代、升级，产品整体外观越做越小，外观简约、精美，功能效率也越来越高。3天时间虽然短暂，但是收获颇丰。北京澳维仪器基于客户痛点的创新思路得到老师们的高度认可，澳维将继续努力为实验室设备领域研发更多新产品，持续优化实验室用户体验。再次感谢莅临展位以及关注北京澳维仪器的所有老师、朋友们，让我们下次盛会不见不散。阵列甲酯化仪产品介绍： 阵列甲酯化仪是严格按照《GB5009.168-2016食品中脂肪酸的测定》分析标准的要求研制的样品水解、脂肪皂化、脂肪酸甲酯化等功能于一体的专用仪器。阵列甲酯化仪可以同时处理6个样品，玻璃冷凝回流器及样品瓶可以自动升起降落，便于更换样品。间歇磁力搅拌可轻松完成样品水解。阵列甲酯化仪不仅拥有加热水浴，同时还搭载冷水浴，可以快速对处理完毕的样品进行快速降温，充分满足标准“迅速冷却至室温”的要求。主要特点： 间歇搅拌——样品水解更轻松 冷热双浴——标准要求更符合 智能升降——样品装卸更简单 中部加液——操作高度更适合 集成管路——实验室更整洁制冷冷却液循环机——冷水机产品介绍： 自主研发、生产、销售制冷冷却液循环机，制冷加热高低温循环设备，新能源（EV）测温温控系统，工业制冷循环设备，冷水气源一体机等产品，为客户最大化提升设备使用价值。 持续保持国家级高新技术企业认定，ISO9001质量管理体系保持研发、生产和管理过程严格高效，产品已广泛服务于全球40多个国家和地区的工厂及实验室。

案例解读|基于朊病毒的肽阵列绘制背景解读大洋洲巴布亚新几内亚高原的一个叫Fore的部落还处在原始社会，他们一直沿袭着一种宗教性食尸习惯，所以我们也成功的入侵当地人的机体系统，几年后或者有的更久，食尸者中不少人会便出现了病症，抽搐，关节严重弯曲，后躯萎缩摇摆，而后发展成失语直至完全不能运动，不出一年被染者全部死亡。1996年那年春天，在英国迅速蔓延的“疯牛病”，一时间人们“谈牛色变“，英国的农场主将病死的牛制成“牛肉骨粉”（动物内脏制成的饲料）饲养原本吃植物的菜牛，也随着被变异而大范围的传播，而那些食用被疯牛病污染了的牛肉、牛脊髓的人，有可能染上致命的克罗伊茨费尔德—雅各布氏症（简称克－雅氏症），也就是所说的，人患上了“疯牛病”，其典型临床症状为出现痴呆或神经错乱，视觉模糊，平衡障碍，肌肉收缩等，病人便会“羊瘙痒症”：因精神错乱而死亡。其实，致病的原因便是因为我沿着脊椎潜入了大脑中，使脑部出现海绵状空洞，才引发了后来的一切。关于阮病毒朊病毒与常规病毒一样，有可滤过性、传染性、致病性、对宿主范围的特异性，但它比已知的小的常规病毒还小得多（约30～50nm）；电镜下观察不到病毒粒子的结构，且不呈现免疫效应，不诱发干扰素产生，也不受干扰作用。朊病毒对人类的威胁是可以导致人类和家畜患中枢神经系统退化性病变，不治而亡。因此世界卫生组织将朊病毒病和艾滋病并立为危害人体健康的顽疾。朊病毒（prion virus）严格来说不是病毒，是一类不含核酸而仅由蛋白质构成的可自我复制并具感染性的因子。它的复制方式是（尚未明确）：1.“模板学说”：在特殊情况下，SC型PrP可作为模板，在特定酶参与下，降低转化所需能量，并催化C型PrP转变为SCPrP2型，形成二聚体，二聚体又会解离。2.“种子学说”：朊病毒（SC型PrP型蛋白）接触到了生物体内正常的C型PrP蛋白，导致C型的变成了SC型。朊病毒蛋白PrPC空间结构螺旋为主，溶解度高，PrPSC空间结构折叠为主，溶解度低，肽链氨基酸排列顺序相同朊病毒蛋白（PRION）是生物体正常基因编码的产物，本不具有感染性和致病性，但是遗传突变可以产生传染型朊病毒，可以将正常的朊病毒异构为传染型朊病毒，其因为结构特殊，无法被细胞内溶酶体中的蛋白酶分解，而在溶酶体中大量积累，涨破溶酶体，使其中的蛋白酶流出而对细胞造成破坏，使神经细胞大量死亡而产生海绵状空洞。疯牛病、羊瘙痒症、库鲁病都是由朊病毒引起。归根结底，朊粒是正常寄主的PrP基因编码的正常蛋白质PrP^c的异构体PrP^sc，它不是遗传信息的载体，不能自我复制，只是感染动物体内正常的PrP^c，导致动物患病。中心法则的正确性无可置疑。方法原理蛋白质-蛋白质的相互作用是活细胞中大多数（不是全部）生物过程的基础。因此，采用现有技术或开发新技术来研究蛋白质之间的相互作用对于阐明哪些氨基酸序列对这些相互作用起着重要作用。这些新的见解反过来可能导致对疾病潜在过程的更好理解，并可能为新的治疗方法提供基础。在这里，我们描述了一种通常用于确定朊病毒特异性抗体表位的羊朊病毒蛋白基肽阵列的新用途，并展望这将产生关于其PrP部分与羊朊蛋白衍生线性肽之间相互作用位点的信息。肽阵列的这种适应性应用表明，通过培养绵羊（ARQ）PrPC与麦芽糖结合蛋白（MBP）融合的成熟部分，PrP部分与绵羊朊病毒衍生肽之间发生了结合，并表明单个PrP分子之间可能发生一些特定的自相互作用；在此说明肽阵列的这种适应性应用是进一步明确哪些不同的氨基酸序列参与蛋白质-蛋白质相互作用的可行方法。中心法则及其补充内容告诉了我们遗传信息的流动方向：DNA的复制，遗传信息流动方向由DNA→DNA；DNA的转录，遗传信息流动方向由DNA→RNA；翻译，遗传信息流动方向由RNA→蛋白质；RNA的复制，遗传信息流动方向由RNA→RNA；RNA的逆转录，遗传信息流动方向由RNA→DNA；蛋白质的复制，遗传信息流动方向由蛋白质→蛋白质。但是究竟在生物体中遗传信息的传递应该包含其6点内容中的几种呢？不同类型的生物，遗传信息的传递过程也有所差异。实验方法传染性海绵状脑病（TSEs）或朊病毒疾病的常见事件是宿主编码的蛋白酶敏感细胞朊病毒蛋白（PrPC）转化为朊病毒蛋白（PrP）的羊瘙痒相关蛋白酶抵抗亚型（PrPSc）的菌株依赖性等位型。PrPSc的形成是一个翻译后的过程，包括将宿主编码的朊病毒蛋白（PrPC）重新折叠（转换）为部分蛋白酶抗性形式（PrPSc）（1）。 这些过程由PrP结构的相似性和应变依赖性变化决定（2-11）。PrP分子之间的选择性自相互作用是这些过程发生的可能的基础，可能受到chaper-one分子的影响；然而，这些过程背后的机制还远未被了解。在这里，我们描述了一个肽阵列的利用，该肽阵列系统地覆盖了细胞朊病毒蛋白的整个成熟部分，以阐明涉及PrPC（12）自身相互作用的相互作用域。为此，利用重组羊PrPC与麦芽糖结合蛋白（MBP-PrP）构建了羊PrP肽阵列。朊病毒肽阵列的基本设置。成熟的PrP-ORF（不包括N-和C-端信号序列）被分成15个mer重叠肽，形成一个网格，每个孔中的氨基酸序列都移动了一个氨基酸。基于ELISA的肽阵列分析检测原理。（A）用于确定抗体表位的肽阵列的标准检测装置；（B）本研究中用于测定肽-蛋白质相互作用的替代装置。实验结果PrPC二级结构和抗体表位与肽阵列结合模式和Kyte–Doolight亲水性图的概述。PrPC示意图，显示信号序列、b-片（S1、S2）、a-螺旋（H1、H2、H3）、二硫桥位点（S-S）和糖基化位点（CHO）。PrP序列与Kyte-Doolittle亲水性图（折线图；阴性为疏水性，阳性为亲水性）以及与绵羊朊病毒肽阵列的相对结合模式（柱状图）。方法解读抗原表位定位是鉴定，表征抗体，抗原和其他蛋白质结合位点的关键过程。 该信息使科学家能够开发出针对各种病毒病原体的新型疗法和疫苗，同时也是了解抗体如何针对不同条件（包括细胞毒素，过敏原，神经元或炎性反应）产生的有效方法。 然而，由于蛋白质和肽结构的复杂性，抗原表位的鉴定和定位可能很困难。当前的抗原表位定位方法，包括X射线共晶体学，低温电子显微镜（cryo-EM）和定点诱变作图，可能会非常耗时且昂贵。