时间分辨红外光谱仪

近期，斯坦福大学的NICOLAS H. PINKOWSKI研究团队与IRsweep公司合作成功利用微秒时间分辨超灵敏双光梳红外光谱仪-IRis-F1（Dual-comb spectrometer, DCS）演示了中红外QCL的双梳状光谱仪在高能气相反应中的微秒分辨单次测量的应用。实验中配备了两个频率梳和多套立的验证测量系统，在压力驱动下的高温、高压反应釜中研究了一种剧烈的丙炔氧化化学反应 。具体而言，作者在1225 K，2.8 大气压和2％p-C3H4 / 18％O2的预点火条件下，测量了丙炔与氧气之间1.0 毫秒高温反应的详细动力学光谱。实验所采用的量子联激光的双梳状光谱仪（DCS）是由两个立运行的，非固定频率的频率梳组成，其发射波长带宽为179 cm-1 (1174 cm-1-1233 cm-1), 具有9.86 GHz的自由频谱范围和5 MHz的频梳间距，可实现实测4 μ s的时间分辨率（理论时间分辨率 2 μ s）。同时，作者使用另一套立的带间联激光（ICL）光谱仪对DCS测量的精度做了仔细的对比研究，确认了DCS测量的准确性。研究结果表明，单脉冲DCS可以以4 μ s时间分辨测量速率解析丙炔氧化动力学，DCS数据清楚显示：在反应早期（0-0.6 ms）能观察到宽带丙炔吸收特征峰，而在0.75 ms之后可以观察到水的精细特征光谱。在剧烈的高温高压反应中（1 ms 内约2500K和60倍的温度和压力变化）DCS数据显示了出良好的信噪比，其信号的自然噪声抑制和时间分辨率在高焓测试环境中显示出明显优势。同时，立的辅助激光测量光谱（ICL）结果与DCS系统测量结果具有良好的一致性。此外，DCS能够解析与温度直接相关的量子态信息。并且，随着光谱模型和高温截面数据库的改进，将来DCS系统的测量准确性会进一步提升。 随着中红外双梳光谱技术的出现，为超灵敏双光梳红外光谱仪在高焓反应和非平衡环境的反应动力学研究中提供了广阔的研究机遇。研究者坚信超灵敏双光梳红外光谱仪在高能反应动力学研究中将会有更多应用前景。

振动斯塔克光谱（VSS）是一种直接测量凝聚态物相VSE的实验方法，它可以定量给出振动模式对外部电场的敏感性，并用斯塔克调谐率来表示，单位是cm-1/(MV/cm)。一般情况下中红外波段的VSS谱可以通过傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）测得。然而，FTIR光谱仪所使用的红外光源一般亮度较低，再考虑到VSS信号的低灵敏度和冷冻样品的各向同性等因素，要得到一个较好的VSS光谱，通常需要较长的测量时间，而电场的长时间施加无疑会增加样品介电击穿的几率。近期IRsweep公司及斯坦福大学Jacek Kozuch团队利用微秒时间分辨超灵敏双光梳红外光谱仪-IRis-F1（Dual-comb spectrometer, DCS）成功克服了这一问题[1]。他们利用双光梳光谱仪测量了氟苯的斯塔克光谱，并发现在测量时间缩短250倍的情况下，DSC方法仍可获得与FTIR方法相媲美的定性和定量数据。对氟苯的斯塔克调谐率估算结果显示，DCS方法测得数值（（0.81± 0.09）cm-1 /（MV / cm））和之前报道测量数值0.84 cm-1 /（MV / cm）相吻合，并且相较传统FTIR方法测得数值（（0.89± 0.15）cm-1 /（MV / cm））更加。更进一步，在数据信噪比（SNR）方面，DCS表现也更胜一筹。该应用成功证明IRis-F1双光梳光谱仪所用的DSC技术可以通过其高速、短时和高亮度的特点将振动斯塔克光谱的应用领域加以拓展，并且其0.328cm-1的谱采样率相较于传统FTIR也更具优势。

结果表明，对于牛肉中的蛋白质脂肪和水分来说，两种分辨率下应用近红外光谱所建定量分析模型相关系数R相差不大，高光谱分辨率( 1.6nm) 下所建立的近红外模型精度要略优于低光谱分辨率( 10nm) 下所建立模型 证实了近红外能够作为一种替代性手段用来检测肉类中的蛋白质脂肪和水分含量 但是对每个参数建立模型时，应注意所选取的样品要在测量范围内均匀分布，且参考值的测定应当与近红外光谱的扫描在时间点上尽可能一致

许多高性能胶粘剂具有快速固化的特点，而现成的光谱技术的速度是其分析的限制因素，然而，在现代工业中，发展更快的固化胶是提高底层制造工艺的生产能力的关键。在该工作中，实验者正在研究一种用于工业应用的紫外线固化胶，这种胶可以在大约一秒钟的时间内完全固化。固化会改变胶水的化学成分，从而影响吸收光谱。目前使用的FT-IR仪器在信噪比好的情况下，仍然不能提供足够高的时间分辨率，这是由于用于此类仪器的热球光源亮度低而产生的固有限制。在固化过程中，IRis-F1对胶样进行了高信噪比的快速测量，从而深入了解在毫秒时间尺度上发生的过程。这得益于该设备微秒为单位的时间分辨，以秒到分钟为单位进行测量的能力，可以让研究超过多个数量的过程。

近年来，流感病毒（IFV， 结构示意图1）已被用作包膜病毒的原型来研究病毒进入宿主细胞的过程。IFV中血凝素（HA）是嵌入IFV包膜的主要表面糖蛋白。 HA负责IFV与宿主细胞受体的连接，并在病毒进入过程中参与介导膜融合。众多研究已经为靶标和病毒膜之间的融合机制建立了一个公认的模型。该模型认为只有在靶标和病毒膜发生膜融合时才可形成孔从而介导病毒-细胞膜渗透行为。然而，其他报道也观察到在融合发生之前靶标和病毒膜的破裂。此外，关于腺病毒蛋白与宿主细胞的研究显示，宿主细胞膜可能在没有膜融合的情况下被破坏而进入病毒。另一方面，病毒包膜和靶宿主细胞膜具有不同的化学组成或结构，各个膜中形成孔的要求不同，因此靶宿主或病毒膜破裂也可能立地被诱导。综上所述，关于病毒-细胞膜渗透行为的机理还存在一定的争议，明确单个病毒与宿主细胞的复杂融合机制，可为设计抗病毒化合物提供有利信息。然而，常规的病毒整体融合测定法是对膜融合事件的集体响应，不能对细微、尤其是在纳米尺度复杂的融合细节进行直接和定量的研究，因此无法直接量化一些可以通过研究单个病毒、纳米尺度表面糖蛋白和脂包膜来获得的融合细节。例如，病毒感染过程在分子水平上引起的病毒膜和宿主细胞膜的化学和结构组成改变，可以通过分子特异性红外光谱技术来探测。然而，单个病毒、表面糖蛋白和脂包膜尺寸小于红外光的衍射限，限制了单个病毒的红外光谱研究。因此，找到一个既可以提供纳米高空间分辨率，还能探测机械、化学特性（分子特异红外光谱）和环境影响的工具，使其可在单病毒水平上研究病毒膜融合过程是十分重要的。来自美国乔治亚大学和乔治亚州立大学的Sampath Gamage和Yohannes Abate等研究者采用 nano-FTIR & neaSNOM研究了单个原型包膜流感病毒X31在不同pH值环境中发生的结构变化。同时，还定量评估了在环境pH值变化期间,抗病毒化合物（化合物136）阻止病毒膜破坏的有效性，提供了一种抑制病毒进入细胞的新机制。

红外光谱分析是根据化合物的特征谱带测定物质含有哪些官能团(决定一类有机物特性的基团),从而确定化合物类别的一种分析方法。结构决定性质,红外光谱分析首先要确定物质的结构。对于单一高聚物要了解其组成单体和聚合物的光谱特点 对于混合物要熟悉各单一组成物质的光谱特点。同一高聚物不同领域会制成不同的产品,分析红外光谱时要注意分辨所测物质的形态、外观、用途等。利用不同物质对特定波长的红外辐射有强烈的吸收效应,从而可以用来推断物质的组成和结构。这种研究物质分子的组成和结构的方法称红外光谱分析法。它具有传统理化试验所不可比拟的优越性:测试精度高,重复性好。

近日，瑞典隆德大学的Klementieva教授团队与美国PSC公司的Mustafa Kansiz博士合作，使用全新非接触式亚微米分辨红外测量系统在亚微米尺度上研究了淀粉样蛋白沿着神经突直到树突棘的聚集行为，这是以往的实验技术手段所不可能实现的。在该研究中，他们使用了大脑皮层初神经元，这是因为它们易发生AD病变，且具有特的结构。初神经元的这种形态特征使得可以在单个神经元层面上来测试全新非接触式亚微米分辨红外测量系统的分辨率和准确性。先，他们在反射模式下获得了高质量的红外光谱，且不受米氏散射或基线失真等人为因素的干扰。值得注意的是，全新非接触式亚微米分辨红外测量系统其约为400 nm的横向分辨率，使得他们能够通过比较1740 cm-1处的峰强度来检测脂质含量的差异，以及通过对比酰胺II (1540 cm− 1)与酰胺I特征峰强度(1654 cm− 1)的比值来比较氨基酸(蛋白质)的种类和数量上的差异。这是科学家们次获取单个树突棘的高分辨率的化学图像和红外光谱，以往其它测试方法是无法做到的。

布鲁克纳米红外光谱仪（nanoIR）采用光热诱导共振技术(AFM-IR)实现微小区域红外信号的采集。红外激光照射到样品上，样品吸收辐射光产生热膨胀，这种热膨胀引发探针的震荡，通过监控探针的震荡强度获得红外吸收强度。AFM-IR利用原子力探针作为样品红外吸收的传感器，实现了超高灵敏度的光谱和红外成像探测，化学成像分辨能力可以达到10nm。近期，澳大利亚悉尼大学悉尼药学院团队将纳米红外光谱方法引入到单个EV结构的检测中，展示了其在同一EVs和不同EVs群体之间揭示个体EVs异质性的能力。

对于油品的快速鉴别，我们可以提供LISICO红外光谱仪，帮助客户快速鉴别混装油，解决罐车混装问题，辨别地沟油，保障人民群众食品安全。

本文展示了纳米傅立叶红外光谱技术（nano-FTIR）的可行性和实验结果。nano-FTIR是将散射型近场光学显微镜与宽带红外激光光源整合获得的。测试结果显示nano-FTIR可以对有机材料获得20nm空间分辨率的红外吸收光谱，实际测量样品体积只相当于10-20L，理论上讲，nano-FTIR吸收光谱与传统FTIR吸收光谱吻合度高，而实验中对PMMA样品的测试也证明了这一点。因此nano-FTIR可以利用标准分子震荡红外数据库来对小量需要高空间分辨率的有机材料进行化学鉴定。本文中以对PMMA样品中的PDMS纳米尺寸污染的鉴定作为例证。

红外光谱（IR）分析软件OPUS可利用其光谱库快速辨别未知成分，光谱库中包含9000多种光谱图和创新的多成分搜索路径，能够用于对未知物样品以及混合物样品进行谱库检索，以及对混合物样品进行剖析。凭借其快捷以及强大的图谱库，红外光谱仪能够在表面活性剂分析中起到重要作用。

生鲜牛乳中的脂肪球颗粒数目大且状态不稳定，在长时间的试验过程中，脂肪球极易发生簇集，进而上浮到牛乳表层并产生分层，导致近红外光谱的测量重复性变差。此外，不同温度下的脂肪球所处的状态也不相同，可能会影响近红外光谱的测量重复性，进而影响牛乳成分预测精度。

气体光谱通常具有非常窄且尖锐的峰，但光谱谱线形状受许多因素的影响，如压力、温度或较强的分子间作用力等，这些物理效应可以使气体吸收峰变宽并且发生移动。对这些现象进行分析，要求所使用的光谱仪必须具有高的光谱分辨能力，以便对获得的光谱进行研究。Nicolet Summit傅里叶变换红外光谱仪凭借其卓越的分辨率完全能够胜任这项工作。

气体光谱通常具有非常窄且尖锐的峰，但光谱谱线形状受许多因素的影响，如压力、温度或较强的分子间作用力等，这些物理效应可以使气体吸收峰变宽并且发生移动。对这些现象进行分析，要求所使用的光谱仪必须具有高的光谱分辨能力，以便对获得的光谱进行研究。Nicolet Summit傅里叶变换红外光谱仪凭借其卓越的分辨率完全能够胜任这项工作。

气体光谱通常具有非常窄且尖锐的峰，但光谱谱线形状受许多因素的影响，如压力、温度或较强的分子间作用力等，这些物理效应可以使气体吸收峰变宽并且发生移动。对这些现象进行分析，要求所使用的光谱仪必须具有高的光谱分辨能力，以便对获得的光谱进行研究。Nicolet Summit傅里叶变换红外光谱仪凭借其卓越的分辨率完全能够胜任这项工作。

红外光谱技术是一种通过测量物质对红外光的吸收和反射来研究其结构和成分的方法。在油画颜料分析中，红外光谱技术可以非接触、无损地检测油画颜料，提供关于颜料成分、结构以及老化状态等方面的信息。

采用INSION和Thermo Fisher两款近红外光谱仪器，检测奶酪样品中的脂肪含量。对NIR光谱（近红外光谱仪）和模型进行比较，评价两款仪器性能。

近红外光谱分析技术作为一种快速、无损、简便的绿色测量方法和分析技术，在土壤养分的测定方面扮演着越来越重要的角色。近红外光谱检测技术具有快速、无需样品制备和成本低等一系列优点。近红外光谱能够反映土壤的有机质和全氮等养分信息，使得近红外光谱检测技术在农业与农业环境检测中得到了广泛应用；近红外光谱检测能力主要依靠其对C-H、O-H和N-H功能键的能量吸收进而反映相应土壤养分含量等信息。土壤有机质、氮、磷、钾是农作物生长的主要养分,是土壤养分管理和测土配方施肥的重要对象,随着测土配方施肥技术的大规模推广，迫切需要一种低成本、可靠的土壤养分快速检测方法。

红外光谱技术是一种常用的分析方法，通过测量物质对红外光的吸收来推断物质的成分。它广泛应用于化学、材料科学、生物学等领域。在产品配方研发方面，红外光谱也发挥了重要作用，为新产品的开发提供了有力支持。

道高一尺,魔高一丈,现代高科技不断的被应用于宝石行业中。新的优化处理方法、合成方法花样百出,新的鉴定难题随之而来。传统的鉴定仪器和方法,已经难以解决。近几年一些大型仪器如傅立叶变换红外光谱仪的引进和应用,为我们的鉴定和研究带来极大的帮助,可以无损、便捷、高效的对珠宝玉石进行定性分析,提高了鉴定结论的准确度。傅立叶变换红外光谱仪是目前国内宝石鉴定实验室应用最广的一款定性分析仪器。

原位红外光谱技术是一种非侵入式的技术,利用样品对红外光的吸收特性来进行分析,其原理是将反应物物质放置于光学透明的实验室反应池中,通过专用的红外光谱仪观察反应物在光谱范围内的变化情况,从而得到反应物结构和化学键的信息,进一步研究反应过程及反应机理。

红外一直以来都是一种经典的结构分析的光谱手段，它能够有效反映分子在组分中的分布，并且无需标记。但是由于其制样困难、信噪比差、无法观测溶液中的样品等缺点，使得红外在生物领域上难以满足科研工作者的需要。 mIRage是PSC公司新研发的非接触式、亚微米分辨、高信噪比的新型红外拉曼同步测量系统。它较传统的FTIR显微镜来说分辨率有了显著地提升。其分辨率可达400~500 nm。更难能可贵的是，它特的热膨胀红外测量技术，能够做到真正的环境友好，能够在溶液中直接分析细胞、组织、材料表面的红外光谱。此外，mIRage还可搭配拉曼光谱模块，通过红外光谱与拉曼光谱的共同分析，能够帮助研究人员快速准确地确定样品组成结构信息，突破传统荧光分析的限制。

当今，合成高分子材料广泛应用于各行各业，例如食品、汽车和包装材料等。最终塑料产品的质量决定于其制造过程中所使用的高分子或高分子混合物材料的质量，因此为确保所使用原材料的品质，在制造过程的每一步都对原材料进行识别验证和质量测试是十分必要的。红外光谱（IR）非常适用于高分子原材料和终产品的定性分析、高分子混合物的成分定量分析以及中间产品分析。红外光谱是一种可靠、快速、成本低廉的分析方法。本应用报告描述了典型高分子样品红外光谱测试和解析的几种方式，并将其应用于一些工业用高分子材料的识别。一系列的采样方法适用于不同类型的样品和时间需求。配备UATR采样附件的Spectrum Two FT-IR光谱仪和高分子QA/QC FT-IR资源包（Polymers QA/QC FT-IR ResourcePack）是高分子样品实时分析和鉴别的理想系统。使用ATR采样技术，数秒钟内即可获得样品的优质光谱，通过在系统附带的谱库内进行检索可以迅速对材料进行鉴别。

我们通过研究三个有代表性的案例来回顾近红外光谱仪技术的发展现状：第一，MEMS技术如何促进近红外光谱仪的超小型化，从而推动了下一代手持技术的发展。第二，在近红外光谱仪发展中起到关键作用模块化光纤光谱仪。后，嵌入式近红外解决方案如何在工业生产过程中来控制产品质量。

近红外光谱分析已被广泛地应用到农业'食品'生化'石油化工'医药临床'造纸和环保等领域傅里叶变换近红外光谱仪器具有较高的信噪比和很好的波长准确度等优点但价格比一般的国产光栅型或其它专用分析仪器贵得多!在一些实际应用中!譬如烤烟收购时品质指标的检测等!运用傅里叶变换型光谱仪可比喻为-杀鸡使用宰牛刀.(M)"在国产化和低成本化的近红外光谱仪上!研究开发品质分析用的近红外快速检测方法对推动国内近红外技术产业的发展具有重要的实际意义

对我国近10年来近红外光谱分析技术的研究与应用进展作了较为详细的综述，包括近红外光谱仪器研制、化学计量学方法及软件开发和在各领域的实际应用。根据国际上近红外光谱分析技术的现状和国内实际情况，提出了今后我国近红外光谱分析技术的发展方向。

近红外光谱区域是人们发现的第一个非可见光谱区域，它是由Hershel在1800年所观察到[1]。但是由于缺乏仪器基础，直到上世纪50年代以前，近红外光谱技术一直没有得到实际应用。上世纪50年代中期以后，随着简易近红外光谱仪的出现及美国农业部的Karl Norris等人所做的工作，使近红外光谱技术在农副产品分析中得到广泛应用[2]。20世纪60年代后，由于中红外光谱技术的快速发展和应用，加之近红外光谱技术自身的灵敏度低、抗干扰性差等缺点，使人们淡漠了该技术在分析测试中的应用。1983年，Wetzel称之为“光谱技术中的沉睡者（Sleeper among spectroscopic techniques）” [1]。80年代以后，随着计算机技术、化学计量学技术及仪器分析技术的发展和应用，人们重新认识了近红外光谱的价值，并使其发展成为了一门独立的分析技术，1988年成立了国际近红外光谱协会（CNIRS）[3]。由于应用领域的不断扩展，McLure在1994年发表了一篇题为“The giant is running strong”的论文[1]。1998年，Davies撰文讨论了近红外光谱技术的潜在用途和发展趋势，并将其描述为光谱领域中“从沉睡者变为了启明星（from sleeping technique to the morning star of spectroscopy）”的技术[4]。我国对近红外光谱技术的研究起步较晚，但1995年以来有关这一技术的应用研究逐步增多。目前，已有中国石化研究总院和北京第二光学仪器厂开发出商用近红外光谱仪[5]。药品生产过程的质量控制要求，为了确保最终产品的质量稳定均一，需要对从原料接收到产品出库的整个物料流通过程进行全程监测。近红外光谱分析技术的特点决定了其在这一领域可以发挥重要作用。

红外光谱分析是一种广泛应用于材料科学、化学和物理学等领域的实验技术。对于塑料这种由多种有机高分子化合物组成的复杂材料，红外光谱分析能够提供有关其内部结构和化学成分的重要信息。尽管红外光谱分析在塑料成分分析中具有一定的局限性，例如无法提供准确的成分比例，但它仍然是一种重要的定性或半定量分析方法。

红外光谱技术是一种基于分子振动和转动光谱的测试方法，可以用于分析物质的组成和结构。在化妆品行业中，红外光谱技术得到了广泛的应用，主要涉及成分分析、质量控制、真伪鉴别以及安全性评估等方面。

红外光谱法分析碳酸钙标准品和陆德活性碳酸钙把碳酸钙标准品放在烘箱中,于80 ℃下烘干,称取0.002 g样品,用玛瑙研钵研细,然后加入适量的溴化钾继续研磨,将研细的样品放在压片模具中,在不低于140 MPa的压力下压3~5 min,然后将透明的溴化钾压片放在样品支架上,放入已经进行过背景测试的红外光谱仪上进行检测,