不透明塑料瓶

普通拉曼可以穿过透明及半透明包装进行检测，但对纸包装、深色玻璃及有色塑料等不透明包装中的样品普通拉曼无法进行直接检测。鉴知RS1500手持式物质识别仪采用1064nm激光光源，结合特殊的光路设计和智能识别算法，有效提高了包装穿透能力，可以对上述不透明包装中的样品进行有效检测。 本系列测试使用RS1500手持式物质识别仪对多种不透明包装中的样品进行测试，并与普通785nm拉曼的测试进行比较。本篇为系列二：塑料包装篇 回顾：系列一 纸包装篇 【塑料包装测试篇】塑料是一种很常见的包装材料，本测试使用包装为常用的白色PE塑料瓶、彩色HDPE塑料瓶及编织袋。 白色PE塑料瓶透光性较差，会干扰普通拉曼的检测。彩色HDPE塑料瓶的颜色会带来荧光干扰，同时瓶壁一般较厚，穿透难度更大。编织袋厚度较薄但有颜色且完全不透明，普通拉曼透过编织袋直接检测时往往受到荧光干扰。这些因素给普通拉曼的直接检测带来诸多难题。 检测设备及方法检测设备1064nm手持拉曼：RS1500手持式物质识别仪785nm手持拉曼：RS1000手持式物质识别仪检测样品不透明PE塑料瓶内的乙醇彩色HDPE塑料瓶内的乙醇编织袋内的蔗糖测试方法使用RS1500及RS1000分别隔着3种塑料包装，对塑料包装内的乙醇、蔗糖进行直接检测，观察并分析检测结果。检测结果1、不透明PE塑料瓶RS1500：报出乙醇，谱图见下方红色曲线，与乙醇标准谱图（蓝色曲线）一致。RS1000：未报出，谱图见黑色曲线，混合物分析结果显示为聚乙烯和乙醇。图1.不透明PE塑料瓶测试结果 2、彩色HDPE塑料瓶RS1500：报出乙醇，谱图见下方红色曲线，与乙醇标准谱图（蓝色曲线）一致。RS1000：未报出，谱图见黑色曲线。图2.彩色HDPE塑料瓶测试结果 3、编织袋RS1500：报出蔗糖，谱图见下方红色曲线，与蔗糖标准谱图（蓝色曲线）一致。RS1000：报出蔗糖，谱图见黑色曲线，特征峰强较弱。图3.编织袋测试结果结果分析 RS1500可检测到3种塑料包装内的不同样品并正确报出，RS1000可穿透编织袋测到包装内的蔗糖。RS1000直接检测白色塑料瓶时，由于采集乙醇信号的同时采集到了塑料包装的信号，导致没有直接报出，但通过混合物分析可正确识别出聚乙烯材料和包装内的乙醇。测试彩色HDPE塑料瓶时，由于瓶壁厚且颜色鲜艳，具有较强荧光，仅RS1500可穿透该包装获得乙醇的拉曼信号（图2红色曲线）。编织袋是化工制药企业原辅料的一种常见包装，RS1000能正确报出包装内蔗糖，但由于其有颜色且不透光，导致荧光信号强，获取到的谱图信息不如RS1500清晰丰富。但总的来说二者都可帮助制药企业在不打开编织袋包装的情况下，实现原辅料的快速无损鉴别。

普通拉曼可以穿过透明及半透明包装进行检测，但对纸包装、深色玻璃及有色塑料等不透明包装中的样品普通拉曼无法进行直接检测。鉴知RS1500手持式物质识别仪采用1064nm激光光源，结合特殊的光路设计和智能识别算法，有效提高了包装穿透能力，可以对上述不透明包装中的样品进行有效检测。本系列测试使用RS1500手持式物质识别仪对多种不透明包装中的样品进行测试，并与普通785nm拉曼的测试进行比较。 【纸包装测试篇】白色信封为纸质不透明包装，普通拉曼难以穿透，黄色牛皮纸信封相较白色信封更厚，穿透难度更大，同时信封颜色也会导致荧光干扰，这些因素给拉曼直接检测带来多重难题。测试包装展示 检测设备及方法检测设备1064nm手持拉曼：RS1500手持式物质识别仪785nm手持拉曼：RS1000手持式物质识别仪检测样品黄色牛皮纸信封内的乙酰氨基酚药片白色纸信封内的乙酰氨基酚药片测试方法使用RS1500及RS1000分别隔着上述2种信封，对信封内的对乙酰氨基酚进行直接检测，观察并分析检测结果。 检测结果1、白色信封RS1500：正确报出对乙酰氨基酚，谱图见下方红色曲线。RS1000：未检出，谱图见黑色曲线。图1.白色信封测试结果2、黄色牛皮纸信封RS1500：正确报出对乙酰氨基酚，谱图见下方蓝色曲线。RS1000：未检出，谱图见黑色曲线。图2.黄色牛皮纸信封测试结果结果分析RS1500可检测到白色信封和牛皮纸信封中的对乙酰氨基酚并正确报出，测试谱图特征峰与对乙酰氨基酚标准谱图完全匹配（图1中蓝色曲线）。普通785nm拉曼无法检测到纸包装内样品信号，谱图信息被荧光淹没，测试白色信封时可在1050cm-1附近观察到疑似纤维素特征峰（图1中绿色曲线）的小尖峰，测试牛皮纸信封时仅观察到强荧光信号（图2中黑色曲线）。

众所周知，原子力显微镜（AFM）对液体中的样品表征十分重要。然而，传统的基于激光反射探测原理的AFM对液体中样品表征存在着诸多不尽如人意的方面。 先，制备传统AFM所用液体样品的时间较长，对扫描样品的尺寸限制多。为了避免液体对传统AFM的激光反射光路产生影响，人们通常会把测试样品通过多个步骤制备在AFM专用的液体腔中。整个制备流程复杂费时。同时，传统的AFM通常不能对较大尺寸的样品进行扫描，例如厘米骨骼样品。这大地限制了医学等学科对各类器官组织的研究。 二，传统的AFM在对液体中样品的表征模式方面存在一定的限制。由于传统AFM在扫描液体中的样品时可能会涉及到AFM探针在大气和液体两个相中的转换。为了避免探针在液气两相转换过程中所出现的问题，基于激光反射原理的AFM在测量液体中的样品时通常使用接触模式（Contact Model），不使用轻敲模式（Tapping Model）。然而对于表面敏感的样品而言，接触模式在扫描过程中接触样品表面时间长，对样品扫描时施加的力大，容易损坏样品表面形貌。 三，传统基于激光反射原理的AFM不能对不透明液体中的样品进行扫描表征。由于传统AFM的成像机理，这类的AFM不可能把探针伸入不透明液体，然后对液体中的样品进行扫描。然而，在生物学等领域，把探针伸入不透明液体对样品进行扫描又是非常必要的研究。因为，细胞在不透明液体（例如血液）和透明缓释液中的状态是不一样的。 四，传统的AFM由于体积原因很难和其他表征设备联用，例如与荧光显微镜进行协同原位表征。 为了解决传统基于激光反射原理AFM在液体中测量样品过程中所遇到的问题。Quantum Design公司推出了基于全电系统的生物学AFM-AFSEM。使用AFSEM对液体中样品表征时，无需繁琐的制样过程，扫描探针进入液体中直接扫描即可[1]。在扫描模式上，AFSEM可在对液体中样品扫描时提供接触和轻敲两种模式，扫描过程中尽可能减少对样品的损伤。由于AFSEM是一款基于全电系统的AFM，可以在不透明液体中对样品进行扫描。突破性地解决了以往AFM不能在不透明液体中扫描样品这一难题。后，由于AFSEM的体积仅有手掌大小，如图1所示，AFSEM可以与各种光学显微，电子显微镜，FIB等多平台结合。图1. AFSEM原子力显微镜实物图。A) AFSEM的两种型号。左侧为AFSEM 1.0，右侧为AFSEM Nano。B）AFSEM 1.0尺寸大小示意图。图2. AFSEM在1：8（血液：水）稀释的血液中扫描样品的结果。A) AFSEM在液体中扫描样品的特写。B）在液体中获得的血红细胞血影的形貌图。图中比例尺为10 μm。 图3. 在不同透明度液体中扫描TGZ2 AFM标样的结果。A）表样浸在牛奶液体中。B）牛奶液体中获得的TGZ2 AFM扫描结果。图中比例尺为为10 μm。C）在去离子水液体中扫描标样的结果。D）血清中扫描标样的结果。E）未稀释血液中扫描标样结果。 图4. AFSEM在不同液体中扫描HS-500MG AFM XYZ标准样的结果。图中上半部分为去离子水中的扫描结果，下半部分为在未稀释的人体血液中获得的结果。扫描速度从左至右从30 μm/s增加到750 μm/s。 图5. 装在SEM中的AFSEM对大尺寸骨骼样本进行多维度原位表征。A）AFSEM对大尺寸骨骼样品表征示意图。B）把AFSEM放在SEM样品腔体中。C）在SEM中获得骨骼样品原位形貌信息示意图。D）C图中白色虚线部分的放大图。E）D图中彩色部分的三维立体结果。 Quantum Design公司拥有一只强大专业的定制化团队，可以根据用户的要求将AFSEM与光学显微镜，电子扫描显微镜，聚焦离子束加工设备，荧光显微镜等设备进行整合。下图为2021年9月Quantum Design公司为斯坦福大学定制的AFSEM系统[2]。图6. 2021年9月Quantum Design公司为斯坦福大学安装定制的AFSEM系统。A)斯坦福大学Fritz Prince教授和Quantum Design工程师在定制AFSEM系统前合影。B）为教授定制的AFSEM系统。定制系统方案为在FEI Teneo电子显微镜的样品腔中将AFSEM与Kleidiek八探针电学测量平台进行整合。 参考文献：[1]. Michael Leitner, Hannah Seferovic, Sarah Stainer, et al.Atomic Force Microscopy Imaging in Turbid Liquids: A Promising Tool in Nanomedicine. Sensors, 2020,20,3715.[2]. https://www.qd-microscopy.com/2021-august-microscopy-virtual-conference-2021/