激光热导仪的原理

2010年3月8日，linseis中国第一台激光热导仪在吉林大学落户，此举是linseis产品在中国热分析领域的一次突破。我们会一如既往，以优质、稳定、高性能的产品回馈新老客户。 欢迎广大客户咨询我公司产品，我们会尽我们所能为您推荐最合适的产品！

激光诱导击穿光谱（Laser Induced Breakdown Spectroscopy,简称LIBS）是一种原子发射光谱。它利用高能量聚焦脉冲激光光束激发样品表面，对产生的原子光谱进行分析得到对应元素成分及含量。是一种快速、定性的分析手段。随着激光器以及光谱仪小型化技术的发展，轻便的手持LIBS光谱仪成为现实。其优势在于能将精密的分析仪器带到生产的一线，主要用于铁基、铝基、铜基、镍基等金属合金材料的现场牌号鉴别及合金元素成分的快速鉴定。手持LIBS光谱仪能对生产过程进行高速，高效的监控，完善企业质量管理体系，提高生产效率，是工业生产过程中的一个不可或缺的环节。 手持式LIBS激光诱导击穿光谱仪，它利用高能量聚焦脉冲激光光束激发样品表面，对产生的原子光谱进行分析得到对应元素成分及含量。是一种快速、定性的分析手段。随着激光器以及光谱仪小型化技术的发展，轻便的手持式光谱仪成为现实。其优势在于能将精密的分析仪器带到生产的一线，主要用于铁基、铝基、铜基、镍基等金属合金材料的现场牌号鉴别及合金元素成分的快速鉴定。手持LIBS光谱仪能对生产过程进行高速，高效的监控，完善企业质量管理体系，提高生产效率，是工业生产过程中的一个不可或缺的环节。 手持式LIBS激光诱导击穿光谱仪，其工作原理是利用脉冲激光产生的等离子体烧蚀并激发样品中的物质，并通过光谱仪获取被等离子体激发的原子所发射的光谱，以此来识别样品中的元素组成成分，进而可以进行材料的识别、分类、定性以及定量分析。LIBS作为一种新的材料识别及定量分析技术，既可以用于实验室，也可以应用于工业现场的在线检测。在检测领域中，传统的原子吸收和发射光谱仍然占据主导地位，但其存在试剂消耗量大、检测元素受限，不能便携，难用于现场检测等缺点。由于LIBS技术具有快速直接分析，几乎不需要样品制备，可以检测几乎所有元素、同时分析多种元素，对样品表面风化、尘土层形成清洁，可实现逐层分析且可以检测几乎所有固态样品，远距离探测，适用于现场分析等，因而LIBS弥补了传统元素分析方法的不足，尤其在微小区域材料分析、镀层/薄膜分析、缺陷检测、珠宝鉴定、法医证据鉴定、粉末材料分析、合金分析等应用领域优势明显，同时，LIBS还可以广泛适用于石油勘探、水文和地质勘探、冶金和燃烧、制药、环境监测、科研、军事及国防、航空航天等不同领域的应用。

激光光谱气体传感技术在气候变暖、火星探测、海洋勘探、生物医疗等诸多领域具有举足轻重的地位，全球环境、生态以及能源问题的不断恶化，对光学气体传感的多物质、甚至未知成分的分析能力提出了更高要求。然而，由于缺少理想的相干光源，难以在宽光谱波段范围内快速准确地获取精细光谱信息。光学频率梳（Optical Frequency Comb，OFC）提供了一把测量频率和时间的标尺，从根本上解决了光频计量问题，极大促进了前沿基础物理研究领域的发展。OFC 在频域上表现为一系列相等频率间隔的梳状频谱线，与气体分子作用后进行频域解析，在获得宽光谱覆盖范围的同时亦可获得极高的光谱分辨率，为高精度光谱测量提供了新的技术手段。然而，这种技术往往依赖于高带宽光电探测器和复杂光谱解析技术，而且需要相当长的激光与气体相互作用路径来提高检测灵敏度，严重限制了光频梳光谱在气体传感领域的广泛应用。双光梳光热光谱为了突破该技术瓶颈，来自中国科学院长春光学精密机械与物理研究所的王强研究员团队和香港中文大学的任伟教授团队创造性地提出了双光梳光热光谱方法（DC-PTS），首次实现了基于光频梳的气体分子光热光谱测量。研究成果以 Dual-comb Photothermal Spectroscopy 为题发表在国际权威期刊 Nature Communications。其中，中科院长光所的王强研究员与香港中文大学的王震博士为该论文的共同第一作者，香港理工大学靳伟教授团队和暨南大学汪滢莹教授团队提供了关键的反谐振空芯光纤器件。图1：双光梳光热光谱方法概念图DC-PTS 的原理如图1所示，采用双光梳光源作为泵浦光源，用其中一列光脉冲在另一列光脉冲的持续时间内等时长移动，周期性调制光脉冲。在频域内，双光梳光源的每一对梳齿的外差拍频可对气体分子吸收实现特定频率的强度调制。由于强度调制引起的光热效应会周期性调制介质折射率，因此当双光梳通过气体介质并被吸收时，介质折射率携有一系列的调制频率。采用光学干涉测量折射率调制并进行傅里叶变换，即可得到对应的宽波段范围内的光谱信息。图2：乙炔气体宽波段双光梳光热光谱在原理验证实验中，研究人员采用电光调制器产生了具有天然内禀互相干的双光梳泵浦激光，用一根 7 cm的反谐振空芯光纤构建了全光纤 Fabry–Pérot 干涉仪，仅用 mW 量级的激光便可实现 kWcm⁻² 量级的泵浦光强。在空芯光纤 28 μm 的空间尺度内，该光梳可同时以上百个不同频率对气体折射率进行调制，对 0.17 μL 采样体积的气体实现了 ppm 级的探测灵敏度和超过 1 THz 谱宽的光热光谱测量（如图2所示）。研究人员所提出的双光梳光热光谱方法不仅具备单波长激光光谱测量的高选择性和快速响应特点，同时光频梳和光热光谱技术的融合使得同时具备宽光谱、高分辨率、极低耗气量和高灵敏度成为可能，为分子探测提供丰富的光谱信息，针对大气监测、深空探测、海洋科学、呼气诊断等不同领域对精密气体探测的需求提供多功能的光谱气体传感技术。前景展望随着光学微腔、量子级联激光器等先进光梳光源和中红外空芯光纤技术的迅速发展，双光梳光热光谱方法有望进一步拓展到气体分子的中红外指纹光谱带，同时结合光学腔增强、高性能相位解析技术，可以实现更强的气体分子探测能力和更小的集成尺寸，为基于激光光谱的前沿科学探索和工程应用研究提供前所未有的可能性。文章信息Wang, Q., Wang, Z., Zhang, H. et al. Dual-comb photothermal spectroscopy. Nat Commun 13, 2181 (2022). https://doi.org/10.1038/s41467-022-29865-6 该研究得到了国家自然科学基金委项目（62005267、51776179）等的支持。

“我们开创了受激拉曼光热成像[1]这个全新的方向，这是化学成像领域的一个新突破，这项技术未来一定会发展成为能够被广泛应用的产品。”美国波士顿大学程继新教授如是说。图丨程继新（来源：程继新）在这次研究中，程继新团队利用一种新的物理机制，即受激拉曼本质上是一个化学键振动吸收过程，吸收的能量变成热形成焦点局部升温，升温改变焦点周围样品的折射率。由此，他们开发出受激拉曼光热（Stimulated Raman Photothermal，SRP）显微镜。该技术突破了此前受激拉曼散射（Stimulated Raman Scattering，SRS）成像的检测极限，将调制深度提高了 500 倍，极高的调制深度为更高灵敏度的检测奠定了基础。那么，与 SRS 相比，SRP 有哪些不同呢？具体来说，SRS 显微镜直接测量光被吸收后强度的变化，并提供光谱和空间信息；而 SRP 显微镜则是测量由样品热膨胀引起的光散射或由热透镜引起的折射，观察样品本身的温度、折射率等变化，进而提供光谱和空间信息。化学成像技术能够“追踪”细胞中的分子信息，但该领域最大的瓶颈之一是灵敏度。SRS 显微镜在揭示复杂系统中的分子结构、动力学和耦合方面显示出巨大的潜力。然而，由于其较小的调制深度和脉冲激光的散粒噪声，SRS 的灵敏度难以突破毫摩尔级，这导致其无法对低浓度分子的观察及对相关信息的追踪。此外，不可忽视的是，在使用 SRS 成像时，研究人员必须使用高倍物镜来收集信号。如果想得到高分辨成像，就必须将两个高倍物镜挤在一起，这在操作上带来极大的不便。而 SRP 的优势在于操作简单、方便，只需要低倍物镜就能够测量相关信号，且检测物镜和样品之间可以保持一定的距离。由于 SRP 显微镜非常灵敏，可以通过它观测不同的分子、不同的化学键，填补了该领域的数据空白。该技术有望应用于环境科学、材料科学、生命科学等领域，例如环境中微塑料检测、绘画作品成份分析、病毒单颗粒谱学、单细胞和生物组织成像等。一次“因祸得福”的聚会开启了一个新方向该技术背后的科研故事要从一次“因祸得福”的聚会说起。2021 年，在程继新 50 岁生日时，举办了一次课题组聚会，其中的主题之一是篮球比赛。组内成员博士研究生朱一凡在运动时不小心受伤了，因此需要在家休养 2 个月。于是，程教授交给他一个计算方面的任务：在受激拉曼散射成像时，聚焦焦点的温度变化具体是多少？根据朱一凡的模拟结果，在大概 10 微秒的时间里，相关温度上升了 2 至 3 摄氏度，这个结果很快引起了程教授的高度关注。“这个范围的瞬态温度变化不会损害细胞。于是，我们开始探索拉曼效应用于光热显微镜这个全新的方向。”程继新说。图丨SRP 显微镜设计（来源：Science Advances）从计算方面确定了温度升高的数据，那么，如何在实验上证实温度升高呢？研究人员想到，可以用对温度很敏感的荧光染料来做温度计。具体来说，把荧光染料加入样品，在受激拉曼激发的同时进行荧光测量。实验结果证明荧光强度呈下降趋势，以此在实验上确认了受激拉曼导致的温度升高（如下图）。图丨受激拉曼光热效应的理论模拟和实验观察（来源：Science Advances）但是，荧光测试是有标记的测量，而他们更想通过无标记（label-free）的方式测量光热信号。于是，研究人员用“第三束光”测折射率的变化，可以在纯液体中得到同样的信息，而且这种做法不受脉冲激光噪音的影响。最终，他们突破了此前 SRS 成像的检测极限，将调制深度提高 500 倍。组内成员博士研究生殷嘉泽以中红外光热显微镜（Mid-infrared photothermal microscopy）为主要研究方向，于 2021 年发展了一种新方法，用快速模数转换直接提取光热信号[2]。该方法同样适用于 SRP 显微镜，从而有效地提高了其检测灵敏度。图丨生物样品在水溶液环境中的 SRP 成像（来源：Science Advances）此外，组内成员博士研究生戈孝伟为本次开发 SRP 显微镜提供了 SRS 的实验基础。由此可见，研究是一个逐渐积累的过程，并需要团队成员发挥各自的优势，这充分体现了“众人能移万座山”的精神。图 丨相关论文（来源：Science Advances）近日，相关论文以《受激拉曼光热显微镜实现超灵敏化学成像》（Stimulated Raman photothermal microscopy toward ultrasensitive chemical imaging）为题发表在 Science Advances [1]。波士顿大学博士研究生朱一凡为该论文第一作者，程继新教授为论文通讯作者。16 年磨一剑1999 年，程继新在香港科技大学从事第一个博士后研究，他选择了一个技术较为成熟的研究方向——超快光谱学（ultrafast spectroscopy）。同年，诺贝尔化学奖颁予飞秒时间分辨的超快光谱学技术。2000 年，他加入国际单分子生物物理化学的奠基人之一、哈佛大学谢晓亮教授（现北京大学李兆基讲席教授）课题组，从事第二个博士后研究。在那里，程继新和其他同事开发了可实现高速振动光谱成像的相干反斯托克斯拉曼散射（coherent anti-Stokes Raman scattering，CARS）显微镜。2014 年，诺贝尔化学奖颁予超分辨率荧光显微技术。但是，荧光显微镜不能解决生物成像领域中所有的问题，例如，荧光染料标记会改变胆固醇、氨基酸等小分子的生物功能。因此，生命科学需要无荧光染料标记的分子成像技术。程继新表示，“选键成像很好地解决了分子选择性的问题，其不仅能看到各种分子，又不需要对分子进行荧光染料标记。”梦想很美好，现实却充满挑战。能不能通过发明新技术，去做荧光显微镜做不到事情？“继新”人如其名，从学生时代就喜欢啃“硬骨头”的他，继续探索。博士后研究工作结束后，程继新于 2003 年来到美国普渡大学任教，在那里，他将分子光谱学与生物医学工程融合，致力于化学成像这一新兴领域。2007 年，该课题组报道了一个有趣的发现：由于受激拉曼增益和损耗，一部分能量从光子转移到分子[3]。因为脉冲式的能量吸收可以产生声波，该发现促使其团队开发出受激拉曼光声显微镜（stimulated Raman photoacoustic microscope）。然而，由于当时的光声测量不是很灵敏，他们没测到受激拉曼光声信号。幸运的是，在一个意外的实验中，他们发现了基于泛频激发的光声信号[4]，并开发了检测血管内壁胆固醇的振动光声内窥镜。图丨中红外光热选键成像的原理（左）及产品展示图（右）（来源：程继新）为寻找增强化学键成像信号的方法，他们再次调整研究方向。通过“thinking out of the Raman box”，开启了中红外高分辨光热成像这一全新的方向。由于分子振动吸收的能量在皮秒的时间尺度上全部转化为热能，程继新意识到，光热效应可以用来“看”细胞里的化学键。2016 年，他们报道了高灵敏度中红外光热显微镜 (Mid-infrared photothermal microscope)，突破性地实现中红外超分辨三维动态成像。通过用可见光来测量光热效应，该技术能够以亚微米分辨率“看见”活细胞中的化学组分，首次使单细胞红外显微成像成为可能[5]。2017 年，程继新加入波士顿大学担任光学中心的 Moustakas 光学及光电子学讲席教授。他的团队致力于精准医学光子学技术的研发，研究覆盖了化学成像、神经调控、光学杀菌等三个方向。其课题组在全球首次通过光声信号来刺激、调节神经细胞（如下图）。最近，他们设计了一种用于无创神经刺激的高精度（0.1 毫米）光致超声器件，并在小鼠模型成功验证，第一次利用非遗传途径进行超高精度的无创神经调节[6]。此外，他们还发明了一种通过光解色素来杀死抗药性超级细菌的方法[7]。图丨光致超声神经刺激工作原理图和横向声场压强分布（来源：程继新）程继新认为，真正原创的工作不是被设计出来的，而是实现了从来没想过会发生的事情。“原创的科学是由直觉推动的，并得益于长期不懈的努力和积累，所谓的‘突破’其实是一个量变到质变的过程。”他总结道。不止于科学技术的创新，在推进技术产业化落地的过程中，更是让他感叹“应用范围超乎了最初的想象”。据悉，程继新拥有 30 多项国际专利，并作为联合创始人或科学顾问参与了多项技术的产业化。2015 年，基于分子振动光声技术，程教授和学生们共同创立了 Vibronix Inc.，该公司致力于振动成像技术研发和医疗设备创新，现位于苏州工业园区。2018 年，作为科学顾问参与建立了光热光谱公司（Photothermal Spectroscopy Corp.）。该公司位于美国加州，基于程教授的中红外光热成像专利开发了一款名为“海市蜃楼（mIRage）”的显微镜，寓意为“信号来自于折射率的变化”。据了解，该产品目前已销往世界各地百余实验室。2019 年，程继新联合创立了 Pulsethera 公司，旨在通过内源发色团的光解作用杀死超级细菌。2022 年，程继新成为法国巴黎 AXORUS 公司的科学顾问，该公司致力于光声神经刺激技术的医学转化。谈及技术的推进产业化落地的经验，程继新表示，在发展某项技术时，可能最开始只聚焦在生命科学领域的某个细分方向，但将技术真正发展为产品，其应用范围之广可能是当初没有想到的。他举例说道：“mIRage 现在被应用在半导体领域，用来检测芯片中的污染。芯片中的污染多数是有机物，因此能够通过化学键成像来检测芯片的质量，这完全超乎了我的想象。”图丨2023 年 8 月，程继新课题组的部分成员合影于首届化学成像 Gordon Research Conference（来源：程继新）回顾三十年的科研之路，程继新认为，最有回味的事情是每个阶段都有新惊喜。化学成像领域每经过大约 8 年就要进行一次技术革新，从 1999 年的 CARS 显微镜到 2008 年的 SRS 显微镜，到 2016 年的中红外高分辨光热成像，再到 2023 年的 SRP 技术。“几年前还觉得是天方夜谭的事情，都通过发明新的技术实现了，由此一步步将领域发展向前推进。”程继新说。下一步，该团队将继续发展无荧光标记的化学成像，进一步提升灵敏度，同时发展深组织的高分辨化学成像技术。他们希望，能够利用高能量的激光器将 SRP 的灵敏度提升到接近于荧光显微镜的微摩尔级别。同时，他们计划尽快将该技术发展为产品。据悉，美国加州的Photothermal Spectroscopy Corp.及中国苏州的威邦震电公司（Vibronix Inc.）正在推进相关的产业化进程。从 2007 年观测到受激拉曼过程的能量转移，到 2023 年报道 SRP 显微镜，对程继新来说，这是一次历经 16 年的科研旅程。在本次的 SRP 论文发表后，他在朋友圈这样写道：“科学很酷，生命短暂。我的下一个 16 年会是什么样呢？”

p style=" text-indent: 2em " strong 编者按： /strong 如今激光粒度的应用越来越广泛，技术和市场屡有更迭，潮起潮落，物换星移，该如何全方位掌握激光粒度仪的技术和应用发展，如何更好地让激光粒度仪成为我们科研、检测工作中的好战友呢？仪器信息网有幸邀请在中国颗粒学会前理事长，真理光学首席科学家，从事激光粒度仪的研究和开发工作近30年的张福根博士亲自执笔开设专栏，以渊博而丰厚的系列文章，带读者走进激光粒度仪的今时今日。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: center " strong 激光粒度仪应用导论之原理篇 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 当前，激光粒度仪在颗粒表征中的应用已经非常广泛。测量对象涵盖三种形态的颗粒体系：固体粉末、悬浮液（包括固液、气液和液液等各类二相流体）以及液体雾滴。应用领域则包含了学术研究机构，技术开发部门和生产监控部门。第一台商品化仪器诞生至今已经50年，作者从事该方向的研究和开发也将近30年。尽管如此，由于被测对象——颗粒体系比较抽象，加上激光粒度仪从原理到技术都比较复杂，且自身还存在一些有待完善的问题，作者在为用户服务的过程中，感觉到对激光粒度仪的科学和技术问题作一个既通俗但又不失专业性的介绍，能够帮助读者更好地了解、选择和使用该产品。本系列文章的定位是通俗性的。但为了让部分希望对该技术有深入了解的读者获得更多、更深的有关知识，作者在本文的适当位置增加了“进阶知识”。只想通俗了解激光粒度仪的读者，可以略过这些内容。 /p p style=" text-indent: 2em " 首先应当声明，这里所讲的激光粒度仪是指基于静态光散射原理的粒度测试设备。当前还有一种也是基于光散射原理的粒度仪，并且也是以激光为照明光源，但是称为动态光散射（Dynamic light scattering，简称DLS）粒度仪。前者是根据不同大小的颗粒产生的散射光的空间分布（认为这一分布不随时间变化）来计算颗粒大小，而后者是在一个固定的散射角上测量散射光随时间的变化规律来分析颗粒大小；前者适用于大约0.1微米以粗至数千微米颗粒的测量，而后者适用于1微米以细至1纳米（千分之一微米）颗粒的测量。激光粒度仪在英文中又称为基于激光衍射方法（Laser diffraction method）的粒度分析技术。 /p p style=" text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 【进阶知识1】严格地说，把激光粒度仪的原理说成是“衍射方法”是不准确，甚至带有误导性的。从物理上说，光的衍射和散射是有所区别的。“光的衍射”学说源自光的波动性已经被实验所证实，但是还没从理论上认识到光是一种电磁波这一时期，大约是19世纪上半叶。在更早的时候，人们认为光的行进路线是直线，就像一个不受外力作用的粒子作匀速直线运动那样。这一说法历史上被称为“光的粒子说”。后来人们发现光具有波动形。那个时候人们所知道的波只有水波，所以“衍”字是带水的。“光的衍射”描述的是光波在传播过程中遇到障碍物时，会改变原来的传播方向绕到障碍物后面的现象，故衍射又称做“绕射”。描述衍射现象的理论称为衍射理论。衍射理论在远场（即在远离障碍物的位置观察衍射）的近似表达称为“夫朗和费衍射（Fraunhofer diffraction）”。衍射理论不考虑光场与物质（障碍物）之间的相互作用，只是对这一现象的维像描述，所以是一种近似理论。它只适用于障碍物（“颗粒”就是一种障碍物）远大于光的波长（激光粒度仪所用的光源大多是红光，波长范围0.6至0.7微米），并且散射角的测量范围小于5° 的情形。 /span /p p style=" text-indent: 2em " 麦克斯韦（Maxwell）在19世纪70年代提出电磁波理论后，发现光也是一种电磁波。光的衍射现象本质上是电磁场和障碍物的相互作用引起的。衍射理论是电磁波理论的近似表达。严谨的电磁波理论认为，光在行进中遇到障碍物，与之相互作用而改变了原来的行进方向。一般把这种现象称作光的散射。用电磁波理论能够描述任意大小的物体对光的散射，并且散射光的方向也是任意的。不论是早期还是现在，用激光粒度仪测量颗粒大小时，都假设颗粒是圆球形的。如果再假设颗粒是均匀、各向同性的，那么就能用严格的电磁波理论推导出散射光场的严格解析解（称为“米氏（Mie）散射理论”）。 /p p style=" text-indent: 2em " 现在市面上的激光粒度仪绝大多数都采用Mie散射理论作为物理基础，因此把现在的激光粒度仪所用的物理原理说成是衍射方法是不准确的，甚至会被误认为是早期的建立在衍射理论基础上的仪器。 /p p style=" text-indent: 2em " 世界上第一台商品化激光粒度仪是1968年设计出来的。尽管当时Mie理论已经被提出，但是受限于当时计算机的计算能力，还难以用它快速计算各种粒径颗粒的散射光场的数值。所以当时的激光粒度仪都是用Fraunhofer衍射理论计算散射光场，这也是这种原理被说成激光衍射法的缘由。这种称呼一直延用到现在。不过现在国际上用“光散射方法”这个词的已经逐渐多了起来。 /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/d07b19f0-4c57-4748-9d53-229c65c56d4e.jpg" title=" 图1：颗粒光散射示意图.jpg" / /p p br/ /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " 颗粒光散射示意图 /p p style=" text-indent: 2em " 激光粒度仪是基于这样一种现象：当一束单色的平行光（激光束）照射到一个微小的球形颗粒上时，会产生一个光斑。这个光斑是由一个位于中心的亮斑和围绕亮斑的一系列同心亮环组成的。这样的光斑被称为“爱里斑（Airy disk）”，而中心亮斑的尺寸是用亮斑的中心到第一个暗环（最暗点）的距离计算的，又称为爱里斑的半径。爱里斑的大小和光强度的分布随着颗粒尺寸的变化而变化。一种传统并被业界公认的说法是：颗粒越小，爱里斑越大。因此我们可以根据爱里斑的光强分布确定颗粒的尺寸。当然，在实际操作中，往往有成千上万个颗粒同时处在照明光束中。这时我们测到的散射光场是众多颗粒的散射光相干叠加的结果。 /p p style=" text-indent: 2em " strong & nbsp 编者结： /strong 明了内功心法，下一步自然会渴望于掌握武功招式。本文深入浅出地介绍激光粒度仪的原理，激光粒度仪的结构自然是读者们亟待汲取的“武功招式”。欲得真经，敬请期待张福根博士系列专栏——激光粒度仪应用导论之结构篇。 /p p style=" text-indent: 0em text-align: right " （作者：张福根） /p

p 　　粒度仪是用物理的方法测试固体颗粒的大小和分布的一种仪器。根据测试原理的不同分为沉降式粒度仪、沉降天平、激光粒度仪、光学颗粒计数器、电阻式颗粒计数器、颗粒图像分析仪等。 /p p 　　激光粒度仪是通过激光散射的方法来测量悬浮液，乳液和粉末样品颗粒分布的多用途仪器。具有测试范围宽、测试速度快、结果准确可靠、重复性好、操作简便等突出特点，是集激光技术、计算机技术、光电子技术于一体的新一代粒度测试仪器。 /p p 　　 strong 激光粒度仪的光学结构 /strong /p p 　　激光粒度仪的光路由发射、接受和测量窗口等三部分组成。发射部分由光源和光束处理器件组成，主要是为仪器提供单色的平行光作为照明光。接收器是仪器光学结构的关键。测量窗口主要是让被测样品在完全分散的悬浮状态下通过测量区，以便仪器获得样品的粒度信息。 /p p 　　 strong 激光粒度仪的原理 /strong /p p 　　激光粒度仪是根据颗粒能使激光产生散射这一物理现象测试粒度分布的。由于激光具有很好的单色性和极强的方向性，所以在没有阻碍的无限空间中激光将会照射到无穷远的地方，并且在传播过程中很少有发散的现象。 /p p 　　米氏散射理论表明，当光束遇到颗粒阻挡时，一部分光将发生散射现象，散射光的传播方向将与主光束的传播方向形成一个夹角θ，θ角的大小与颗粒的大小有关，颗粒越大，产生的散射光的θ角就越小 颗粒越小，产生的散射光的θ角就越大。即小角度(θ)的散射光是有大颗粒引起的 大角度(θ1)的散射光是由小颗粒引起的。进一步研究表明，散射光的强度代表该粒径颗粒的数量。这样，测量不同角度上的散射光的强度，就可以得到样品的粒度分布了。 /p p 　　为了测量不同角度上的散射光的光强，需要运用光学手段对散射光进行处理。在光束中的适当的位置上放置一个富氏透镜，在该富氏透镜的后焦平面上放置一组多元光电探测器，不同角度的散射光通过富氏透镜照射到多元光电探测器上时，光信号将被转换成电信号并传输到电脑中，通过专用软件对这些信号进行数字信号处理，就会准确地得到粒度分布了。 /p p 　　 strong 激光粒度仪测试对象 /strong /p p 　　1.各种非金属粉：如重钙、轻钙、滑石粉、高岭土、石墨、硅灰石、水镁石、重晶石、云母粉、膨润土、硅藻土、黏土等。 /p p 　　2.各种金属粉：如铝粉、锌粉、钼粉、钨粉、镁粉、铜粉以及稀土金属粉、合金粉等。 /p p 　　3.其它粉体：如催化剂、水泥、磨料、医药、农药、食品、涂料、染料、荧光粉、河流泥沙、陶瓷原料、各种乳浊液。 /p p 　　 strong 激光粒度仪的应用领域 /strong /p p 　　1、高校材料 /p p 　　2、化工等学院实验室 /p p 　　3、大型企业实验室 /p p 　　4、重点实验室 /p p 　　5、研究机构 /p p 　　文章来源：仪器论坛（http://bbs.instrument.com.cn/topic/5163115） /p p br/ /p

韩国科学家开发出世界上首个超声波诱导激光扫描显微镜，该技术能够利用超声波临时产生的气泡对生物组织进行更深入、更详细的观察，有望促进生物科学研究以及临床实践的发展。相关研究发表于最新一期《自然光子学》杂志。US-OCM（ultrasound-induced optical clearing microscopy）可进行深度组织成像。图片来源：物理学家组织网光学成像和治疗技术广泛应用于生命科学研究和临床实践，但由于生物组织内存在光散射现象，使光传输率较低，导致组织深部的图像采集和处理存在固有的局限性，严重阻碍了其广泛使用。2017年，大邱庆北科学技术院电气工程与计算机科学系张金昊（音译）教授领导的团队提出了解决方案：使用通常在生物组织暴露于高强度超声波时观察到的微米大小的气泡。超声波暂时产生的气泡会导致与入射光传播方向相同的光散射，因此会增加光的穿透深度。基于这一原理，研究人员开发出一项技术，并开始着力扩大利用超声波诱导气泡产生的光学成像技术的应用范围。共焦荧光显微镜能有选择地检测在光焦平面上产生的荧光信号，并提供微型生物组织（如癌细胞）的高分辨率、高对比度图像，成为生命科学研究领域使用最广泛的设备。但由于组织内发生的光散射，当深度超过100微米时，光的焦点会变得模糊，严重限制共焦荧光显微镜的应用和有效性。为此，联合研究团队借助超声波技术，在活组织内有密集气泡（密度为90%或以上）的区域内创建一个气泡层，并在获取图像时保持产生的气泡。在这个气泡层中，光子的传播方向不会发生畸变。实验证明，即使在较深的生物组织中，也可以实现光聚焦。此外，通过将这项“超声诱导组织透明性”技术应用于共焦荧光显微镜，他们开发出首个超声波诱导光学清晰显微镜（US-OCM），其成像深度是传统共焦显微镜的6倍，且不会对生物组织造成任何损伤。张金昊表示：“本研究获得的新技术将应用于各种光学成像技术，包括多光子显微镜和光声显微镜，以及包括光热疗法和光动力疗法在内的几种光学疗法。

1. 什么是光散射现象？光线通过不均一环境时，发生的部分光线改变了传播方向的现象被称作光散射，这部分改变了传播方向的光称作散射光。宏观上，从阳光被大气中空气分子和液滴散射而来的蓝天和红霞到被水分子散射的蔚蓝色海洋，光散射现象本质都是光与物质的相互作用。2. 颗粒与光的相互作用微观上，当一束光照在颗粒上，除部分光发生了散射，还有部分发生了反射、折射和吸收，对于少数特别的物质还可能产生荧光、磷光等。当入射光为具有相干性的单色光时，这些散射光相干后形成了特定的衍射图样，米氏散射理论是对此现象的科学表述。如果颗粒是球形，在入射光垂直的平面上观察到称为艾里斑的衍射图样。颗粒散射激光形成艾里斑3. 激光粒度仪原理-光散射的空间分布探测分析艾里斑与光能分布曲线当我们观察不同尺寸的颗粒形成的艾里斑时，会发现颗粒的尺寸大小与中间的明亮区域大小一般成反相关。现代的激光粒度仪设计中，通过在垂直入射光的平面距中心点不同角度处依次放置光电检测器进行粒子在空间中的光能分布进行探测，将采集到的光能通过相关米氏散射理论反演计算，就可以得出待分析颗粒的尺寸了。这种以空间角度光能分布的测量分析样品颗粒分散粒径的仪器即是静态光散射激光粒度仪，由于测试范围宽、测试简便、数据重现性好等优点，该方法仪器使用最广泛，通常被简称为激光粒度仪。根据激光波长（可见光激光波长在几百纳米）和颗粒尺寸的关系有以下三种情况：a) 当颗粒尺寸远大于激光波长时，艾里斑中心尺寸与颗粒尺寸的关系符合米氏散射理论在此种情况下的近似解，即夫琅和费衍射理论，老式激光粒度仪亦可以通过夫琅和费衍射理论快速准确地计算粒径分布。b) 当颗粒尺寸与激光波长接近时，颗粒的折射、透射和反射光线会较明显地与散射光线叠加，可能表现出艾里斑的反常规变化，此时的散射光能分布符合考虑到这些影响的米氏散射理论规则。通过准确的设定被检测颗粒的折射率和吸收率参数，由米氏散射理论对空间光能分布进行反演计算即可得出准确的粒径分布。c) 当颗粒尺寸远小于激光波长时，颗粒散射光在空间中的分布呈接近均匀的状态（称作瑞利散射），且随粒径变化不明显，使得传统的空间角度分布测量的激光粒度仪不再适用。总的来说，激光粒度仪一般最适于亚微米至毫米级颗粒的分析。静态光散射原理Topsizer Plus激光粒度分析仪Topsizer Plus激光粒度仪的测试范围达0.01-3600μm，根据所搭配附件的不同，既可测量在液体中分散的样品，也可测量须在气体中分散的粉体材料。4. 纳米粒度仪原理-光散射的时域涨落探测（动态光散射）分析 对于小于激光波长的悬浮体系纳米颗粒的测量，一般通过对一定区域中测量纳米颗粒的不定向地布朗运动速率来表征，动态光散射技术被用于此时的布朗运动速率评价，即通过散射光能涨落快慢的测量来计算。颗粒越小，颗粒在介质中的布朗运动速率越快，仪器监测的小区域中颗粒散射光光强的涨落变化也越快。然而，当颗粒大至微米极后，颗粒的布朗运动速率显著降低，同时重力导致的颗粒沉降和容器中介质的紊流导致的颗粒对流运动等均变得无法忽视，限制了该粒径测试方法的上限。基于以上原因，动态光散射的纳米粒度仪适宜测试零点几个纳米至几个微米的颗粒。5.Zeta电位仪原理-电泳中颗粒光散射的相位探测分析纳米颗粒大多有较活泼的电化学特性，纳米颗粒在介质中滑动平面所带的电位被称为Zeta电位。当在样品上加载电场后，带电颗粒被驱动做定向地电泳运动，运动速度与其Zeta电位的高低和正负有关。与测量布朗运动类似，纳米粒度仪可以测量电场中带电颗粒的电泳运动速度表征颗粒的带电特性。通常Zeta电位的绝对值越高，体系内颗粒互相排斥，更倾向与稳定的分散。由于大颗粒带电更多，电泳光散射方法适合测量2nm-100um范围内的颗粒Zeta电位。NS-90Z 纳米粒度及电位分析仪NS-90Z 纳米粒度及电位分析仪在一个紧凑型装置仪器中集成了三种技术进行液相环境颗粒表征，包括：利用动态光散射测量纳米粒径，利用电泳光散射测量Zeta电位，利用静态光散射测量分子量。6. 如何根据应用需求选择合适的仪器为了区分两种光散射粒度仪，激光粒度仪有时候又被称作静态光散射粒度仪，而纳米粒度仪有时候也被称作动态光散射粒度仪。需要说明的是，由于这两类粒度仪测量的是颗粒的散射光，而非对颗粒成像。如果多个颗粒互相沾粘在一起通过检测区间时，会被当作一个更大的颗粒看待。因此这两种光散射粒度仪分析结果都反映的是颗粒的分散粒径，即当颗粒不完全分散于水、有机介质或空气中而形成团聚、粘连、絮凝体时，它们测量的结果是不完全分散的聚集颗粒的粒径。综上所述，在选购粒度分析仪时，基于测量的原理宜根据以下要点进行取舍：a) 样品的整体颗粒尺寸。根据具体质量分析需要选择对所测量尺寸变化更灵敏的技术。通常情况下，激光粒度仪适宜亚微米到几个毫米范围内的粒径分析；纳米粒度仪适宜全纳米亚微米尺寸的粒径分析，这两种技术测试能力在亚微米附近有所重叠。颗粒的尺寸动态光散射NS-90Z纳米粒度仪测试胶体金颗粒直径，Z-average 34.15nmb) 样品的颗粒离散程度。一般情况下两种仪器对于单分散和窄分布的颗粒粒径测试都是可以轻易满足的。对于颗粒分布较宽，即离散度高/颗粒中大小尺寸粒子差异较大的样品，可以根据质量评价的需求选择合适的仪器，例如要对纳米钙的分散性能进行评价，关注其微米级团聚颗粒的含量与纳米颗粒的含量比例，有些工艺不良的情况下团聚的颗粒可能达到十微米的量级，激光粒度仪对这部分尺寸和含量的评价真实性更高一些。如果需要对纳米钙的沉淀工艺进行优化，则需要关注的是未团聚前的一般为几十纳米的原生颗粒，可以通过将团聚大颗粒过滤或离心沉淀后，用纳米粒度仪测试，结果可能具有更好的指导性，当然条件允许的情况下也可以选用沉淀浆料直接测量分析。有些时候样品中有少量几微米的大颗粒，如果只是定性判断，纳米粒度仪对这部分颗粒产生的光能更敏感，如果需要定量分析，则激光粒度仪的真实性更高。对于跨越纳米和微米的样品，我们经常需要合适的进行样品前处理，根据质量目标选用最佳质控性能的仪器。颗粒的离散程度静态光散射法Topsizer激光粒度仪测试两个不同配方工艺的疫苗制剂动态光散射NS-90Z纳米粒度仪测试疫苗制剂直径激光粒度仪测试结果和下图和纳米粒度仪的结果是来自同一个样品，从分布图和数据重现程度上看，1um以下，纳米粒度仪分辨能力优于激光粒度仪；1um以上颗粒的量的测试，激光粒度仪测试重现性优于纳米粒度仪；同时对于这样的少量较大颗粒，动态光散射纳米粒度仪在技术上更敏感（测试的光能数据百分比更高）。在此案例的测试仪器选择时，最好根据质控目标来进行，例如需要控制制剂中大颗粒含量批次之间的一致性可以选用激光粒度仪；如果是控制制剂纳米颗粒的尺寸，或要优化工艺避免微米极颗粒的存在，则选用动态光散射纳米粒度仪更适合。c) 测试样品的状态。激光粒度仪适合粉末、乳液、浆料、雾滴、气溶胶等多种颗粒的测试，纳米粒度仪适宜胶体、乳液、蛋白/核酸/聚合物大分子等液相样品的测试。通常激光粒度仪在样品浓度较低的状态下测试，对于颗粒物含量较高的样品及粉末，需要在测试介质中稀释并分散后测试。对于在低浓度下容易团聚或凝集的样品，通常使用内置或外置超声辅助将颗粒分散，分散剂和稳定剂的使用往往能帮助我们更好的分离松散团聚的颗粒并避免颗粒再次团聚。纳米粒度仪允许的样品浓度范围相对比较广，多数样品皆可在原生状态下测试。对于稀释可能产生不稳定的样品，如果测试尺寸在两者都许可的范围内，优先推荐使用纳米粒度仪，通常他的测试许可浓度范围更广得多。如果颗粒测试不稳定，通常需要根据颗粒在介质体系的状况，例如是否微溶，是否亲和，静电力相互作用等，进行测试方法的开发，例如，通过在介质中加入一定的助剂/分散剂/稳定剂或改变介质的类别或采用饱和溶液加样法等，使得颗粒不易发生聚集且保持稳定，大多数情况下也是可以准确评价样品粒径信息的。当然，在对颗粒进行分散的同时，宜根据质量分析的目的进行恰当的分散，过度的分散有时候可能会得到更小的直径或更好重现性的数据，但不一定能很好地指导产品质量。例如对脂质体的样品，超声可能破坏颗粒结构，使得粒径测试结果失去质控意义。d) 制剂稳定性相关的表征。颗粒制剂的稳定性与颗粒的尺寸、表面电位、空间位阻、介质体系等有关。一般来说，颗粒分散粒径越细越不容易沉降，因此颗粒间的相互作用和团聚特性是对制剂稳定性考察的重要一环。当颗粒体系不稳定时，则需要选用颗粒聚集/分散状态粒径测量相适宜的仪器。此外，选用带电位测量的纳米粒度仪可以分析从几个纳米到100um的颗粒的表面Zeta电位，是评估颗粒体系的稳定性及优化制剂配方、pH值等工艺条件的有力工具。颗粒的分散状态e) 颗粒的综合表征。颗粒的理化性质与多种因素有关，任何表征方法都是对颗粒的某一方面的特性进行的测试分析，要准确且更系统地把控颗粒产品的应用质量，可以将多种分析方法的结果进行综合分析，也可以辅助解答某一方法在测试中出现的一些不确定疑问。例如结合图像仪了解激光粒度仪测试时样品分散是否充分，结合粒径、电位、第二维利系数等的分析综合判断蛋白制剂不稳定的可能原因等。

光学频率梳（Optical Frequency Comb，OFC）提供了一把测量频率和时间的标尺，从根本上解决了光频计量问题，极大促进了前沿基础物理研究领域的发展。OFC在频域上表现为一系列相等频率间隔的梳状频谱线，与气体分子作用后进行频域解析，在获得宽光谱覆盖范围的同时亦可获得极高的光谱分辨率，为高精度光谱测量提供了新的技术手段。然而，这种技术往往依赖于高带宽光电探测器和复杂光谱解析技术，而且需要相当长的激光与气体相互作用路径来提高检测灵敏度，严重限制了光频梳光谱在气体传感领域的广泛应用。因此，如何通过原理上的突破，在紧凑结构下便可实现气体传感的宽波段、高分辨、高灵敏探测变得尤为重要。图1 双光梳光热光谱方法概念图近日，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室王强研究员团队和香港中文大学的任伟教授团队创造性地提出了双光梳光热光谱方法（DC-PTS），首次实现了基于光频梳的气体分子光热光谱测量。DC-PTS的原理如图1所示，采用双光梳光源作为泵浦光源，用其中一列光脉冲在另一列光脉冲的持续时间内等时长移动，周期性调制光脉冲。在频域内，双光梳光源的每一对梳齿的外差拍频可对气体分子吸收实现特定频率的强度调制。由于强度调制引起的光热效应会周期性调制介质折射率，因此当双光梳通过气体介质并被吸收时，介质折射率携有一系列的调制频率。采用光学干涉测量折射率调制并进行傅里叶变换，即可得到对应的宽波段范围内的光谱信息。 在原理验证实验中，研究人员采用电光调制器产生了具有天然内禀互相干的双光梳泵浦激光，用一根7cm的反谐振空芯光纤构建了全光纤Fabry–Pérot干涉仪，仅用mW量级的激光便可实现kWcm-2量级的泵浦光强。在空芯光纤28μm的空间尺度内，该光梳可同时以上百个不同频率对气体折射率进行调制，对0.17μL采样体积的气体实现了ppm级的探测灵敏度和超过1THz谱宽的光热光谱测量（如图2所示）。图2 乙炔气体宽波段双光梳光热光谱 研究人员所提出的双光梳光热光谱方法不仅具备单波长激光光谱测量的高选择性和快速响应特点，同时光频梳和光热光谱技术的融合使得同时具备宽光谱、高分辨率、极低耗气量和高灵敏度成为可能，为分子探测提供丰富的光谱信息，针对大气监测、深空探测、海洋科学、呼气诊断等不同领域对精密气体探测的需求提供多功能的光谱气体传感技术。 该研究成果以Dual-comb Photothermal Spectroscopy为题发表在国际权威期刊Nature Communications，文章链接：https://doi.org/10.1038/s41467-022-29865-6。其中，中科院长光所的王强研究员与香港中文大学的王震博士为该论文的共同第一作者，香港理工大学靳伟教授团队和暨南大学汪滢莹教授团队提供了关键的反谐振空芯光纤器件。该研究得到了国家自然科学基金委项目（62005267、51776179）等的支持。

香港中文大学工程研究团队展示全球首个双光梳光热光谱仪(DC-PTS)，这项光谱学研究证实相关技术能在一毫秒(千分之一秒)内完成多种气体测量，并有极高灵敏度，可检测低浓度气体。研究有助开辟更多气体传感技术的应用，包括有毒气体测量、连同新冠病毒生物标志物在内的呼气成分分析等。研究成果已刊登在学术期刊《自然通讯》。当两个具有相干性的频率梳(左上角)发出的光束同时通过载有气体样本的空心光纤时，每一对频率梳齿会在光纤中产生拍频信号，气体吸收会引起光热效应，改变气体折射率。图片来源：香港中文大学中大机械与自动化工程学系副教授任伟团队及其合作单位中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，共同提出新型气体测量技术─双光梳光热光谱，将气体传感提升到新的层次。他们利用两组频率梳同时发射相近但不同频率的光束，当光束同时通过载有气体样本的空心光纤时，会造成一种名为“外差干涉”的光学现象，产生拍频信号，气体吸收会引起光热效应，从而改变气体折射率。团队利用仪器测量不同频率的折射率调变，藉此获得精确的光谱信息及得知气体样本的成分。目前， DC-PTS能同时检测多种气体，包括阿摩尼亚(氨)、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢和碳氢化合物等。研究团队利用工业中常见的无色、易燃气体乙炔为例，显示DC-PTS于载有仅0.17微升气体样本的空心光纤中检测到浓度只有8.7ppm的乙炔，实现ppm级的气体探测灵敏度。相反，传统激光光谱仪通常只配备单频激光，所以每次只能测量一种气体，并需要大约 100000微升(100毫升)的气体样本及更长的测试时间以达到相约的检测灵敏度。人体呼气成分分析是DC-PTS技术其中一项极具潜力的应用例子，例如检测呼吸样本中与病毒感染相关的化合物。传统的光谱仪或质谱仪往往需要额外进行气体采样步骤，其分析时间亦较长；对比之下，DC-PTS可在宽光谱波段范围内提供更灵敏和更快的化学分析，能有助得出更精确的测试结果。任伟表示，这是全球首个DC-PTS研究，这项崭新的高精密光谱技术有助日后实现多达数十到数百种的气体测量，正积极研发DC-PTS在呼气成分分析的应用，特别是开发新冠病毒呼吸测试和化学分析仪，帮助解决当前的疫情和未来的公共卫生紧急情况。他补充指相关技术在其他范畴的气体检测亦具相当应用潜力，包括能源、环境和安全管理等领域。

光学频率梳（Optical Frequency Comb，OFC）提供了一把测量频率和时间的标尺，从根本上解决了光频计量问题，极大促进了前沿基础物理研究领域的发展。OFC在频域上表现为一系列相等频率间隔的梳状频谱线，与气体分子作用后进行频域解析，在获得宽光谱覆盖范围的同时亦可获得极高的光谱分辨率，为高精度光谱测量提供了新的技术手段。然而，这种技术往往依赖于高带宽光电探测器和复杂光谱解析技术，而且需要相当长的激光与气体相互作用路径来提高检测灵敏度，严重限制了光频梳光谱在气体传感领域的广泛应用。因此，如何通过原理上的突破，在紧凑结构下便可实现气体传感的宽波段、高分辨、高灵敏探测变得尤为重要。图1 双光梳光热光谱方法概念图近日，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室王强研究员团队和香港中文大学的任伟教授团队创造性地提出了双光梳光热光谱方法（DC-PTS），首次实现了基于光频梳的气体分子光热光谱测量。DC-PTS的原理如图1所示，采用双光梳光源作为泵浦光源，用其中一列光脉冲在另一列光脉冲的持续时间内等时长移动，周期性调制光脉冲。在频域内，双光梳光源的每一对梳齿的外差拍频可对气体分子吸收实现特定频率的强度调制。由于强度调制引起的光热效应会周期性调制介质折射率，因此当双光梳通过气体介质并被吸收时，介质折射率携有一系列的调制频率。采用光学干涉测量折射率调制并进行傅里叶变换，即可得到对应的宽波段范围内的光谱信息。在原理验证实验中，研究人员采用电光调制器产生了具有天然内禀互相干的双光梳泵浦激光，用一根7cm的反谐振空芯光纤构建了全光纤Fabry–Pérot干涉仪，仅用mW量级的激光便可实现kWcm-2量级的泵浦光强。在空芯光纤28μm的空间尺度内，该光梳可同时以上百个不同频率对气体折射率进行调制，对0.17μL采样体积的气体实现了ppm级的探测灵敏度和超过1THz谱宽的光热光谱测量（如图2所示）。图2 乙炔气体宽波段双光梳光热光谱研究人员所提出的双光梳光热光谱方法不仅具备单波长激光光谱测量的高选择性和快速响应特点，同时光频梳和光热光谱技术的融合使得同时具备宽光谱、高分辨率、极低耗气量和高灵敏度成为可能，为分子探测提供丰富的光谱信息，针对大气监测、深空探测、海洋科学、呼气诊断等不同领域对精密气体探测的需求提供多功能的光谱气体传感技术。该研究成果以Dual-comb Photothermal Spectroscopy为题发表在国际权威期刊Nature Communications，文章链接：https://doi.org/10.1038/s41467-022-29865-6。其中，中科院长光所的王强研究员与香港中文大学的王震博士为该论文的共同第一作者，香港理工大学靳伟教授团队和暨南大学汪滢莹教授团队提供了关键的反谐振空芯光纤器件。该研究得到了国家自然科学基金委项目（62005267、51776179）等的支持。

滨松公司利用其独特的光学半导体制造工艺，成功研制出世界上最大规模的液晶型空间光调制器（Spatial Light Modulator，以下简称SLM※1），该SLM的有效面积约较以往产品增加了4倍，且耐热性更高。该开发器件可应用于工业用高功率连续振荡（以下简称CW）激光器，实现激光分束等控制，应用到如金属3D打印，以激光烧灼金属粉来模塑成形车辆部件等，同时有望提高激光热加工的效率和精度。本次研发项目的一部分是受量子科学技术研发机构（QST）管理的内阁办公室综合科学技术和创新会议战略创新创造计划（SIP）第2期项目“利用光和量子实现Society 5.0技术”的项目委托，开展的研发工作。该开发器件将于4月18日（星期一）至22日（星期五）在横滨Pacifico（横滨市神奈川县）举办为期5天的国内最大的国际光学技术会议“OPIC 2022”上发布，敬请期待。※1 SLM：通过液晶控制激光等入射光的波前，调整反射光的波前形状，来校正入射光的光束和畸变 等，是可自由控制激光衍射图形的光学设备。传统开发产品（左）和本次研发器件（右）产品开发概要本次研发的器件是适用于高输出功率CW激光器的SLM。激光器分为在短时间间隔内可重复输出的脉冲激光器和连续输出的CW激光器。脉冲激光器可以减少热损坏，实现高精度加工；而CW激光器可用于金属材料的焊接和切割等热加工，因此成为激光加工的主流。滨松凭借长期以来积累的独特的薄膜和电路设计技术，已经成功开发了全球耐光性能最佳，适用于工业脉冲激光器的SLM。通过应用SLM，将多个高功率脉冲激光光束进行并行加工，相较于仅聚焦到1个点的加工方式，它的优势在于它可以实现碳纤维增强塑料（CFRP）等难加工材料的高速、高精度地加工。但在应用于CW激光器时，存在随着SLM温度上升导致性能下降的问题。SLM结构和图形控制原理SLM由带像素电极的硅衬底、带透明电极的玻璃衬底，以及两衬底中间的液晶层组成。它通过控制在像素电极上的液晶的倾斜角度，来改变入射光的路径长度然后进行衍射。其结果便是，通过对入射光进行分支、畸变校正等，实现对激光束照射后衍射图形的自由调控。此次，滨松公司运用了大型光学半导体器件在开发和生产中积累的拼接技术（※2），将SLM的有效面积扩大到30.24×30.72 mm，约为现有尺寸的4倍，为世界上最大的液晶型SLM，也因此它可以减少SLM单位面积的入射光能量。同时，由于采用耐热性和导热性俱佳的大型陶瓷衬底，提高了散热效率，成功地抑制了因CW激光器连续照射而引起的温度升高，使得SLM可适用于工业用的高功率CW激光器。此外，大面积硅衬底在制造过程中容易出现弯曲、平整度恶化的情况，进而导致入射图形的光束形状产生畸变，针对这一问题我们运用了滨松独特的光学半导体元件生产技术，使SLM在增大面积的同时，保持了衬底的平整度。至此，实现了光束的高精度控制。※2拼接技术：在硅衬底上反复进行光刻的技术。适用于完成无法一次性光刻的大型电子回路。本次研发的器件适用于工业用高功率CW激光器，实现多点同时并行加工，有望提高如金属3D打印为代表的激光焊接和激光切割等激光热加工的效率。此外，通过对光束形状进行高精度的控制，该开发器件可根据对象物体的材料和形状进行优化，进而实现高精度的激光热加工。今后，我们将继续优化SLM结构中的多层介质膜反射镜，以进一步提高耐光性能。此外，我们也会将此开发器件搭载到激光加工设备中，进行实际验证实验。研发背景SIP第2期课题旨在通过将网络空间（虚拟空间）和物理空间（现实空间）高度融合的信息物理系统（Cyber Physical System，以下简称CPS）验证具有革命性的创新型工业制造。其中，“利用光和量子的Society 5.0实现技术”中，我们研发的主题包括激光加工在内的3个领域，旨在通过CPS激光加工系统验证创新型制造的可能性。随着CPS激光加工系统的实现，我们期待通过AI人工智能收集在多种条件下用激光照射物体得到的加工结果数据，选择最佳的加工条件，进而优化设计和生产过程。SLM被定义为CPS激光加工系统中必需的关键设备，为此，我们将继续致力于提高SLM的性能。本次研发的器件在CPS激光加工系统中的应用场景主要规格

微塑料，作为一种新兴污染物，泛指直径小于5 mm的塑料颗粒，充斥于从海洋到陆地的所有环境里。科学家再次发现塑料会在机械作用、生物降解、光降解、光氧化降解等过程的共同作用下逐渐被分解成碎片，形成微塑料，被海洋生物吞食，在生物体内不断积累，随着生物链，造成更广泛的危害。如硅橡胶，作为一种重要的合成橡胶，因其优良的耐热性，常用于高温、高湿环境中使用（例如消毒、蒸煮）的产品，例如婴儿奶嘴、烘焙模具和密封圈等。但这些产品在反复高温水热作用下的老化情况以及微塑料颗粒的释放情况，目前尚未能引起充分的重视。目前微塑料的常规检测是光谱分析法对样本的种类和组成进行鉴定，由于它们具有无破坏性、低样品量测试、高通量筛选以及所获取的结构信息互补等特点，成为检测和鉴别微塑料的主要分析技术。如傅里叶红外显微红外(μFTIR)或显微拉曼光谱(μRM)，在实际操作中，需要进行复杂的样本处理，如浮选，多过滤等，而且因其自身的技术限制，如μFTIR分辨率取决于红外波长，仅为10−20 μm，μRM易受荧光干扰，分辨率低为1 μm，无法表征亚微米尺度下塑料表面的化学变化，也不能识别单个纳米塑料（图1. 根据O-PTIR红外显微成像技术估算硅橡胶奶嘴蒸汽消毒过程中两种微纳塑料颗粒的生成、婴儿暴露及环境排放量O-PTIR光热红外显微成像技术，其原理是利用短波长可见激光探测样品IR吸收区域的光热效应，即可见激光与脉冲式中红外激光共轴照在样品表面，IR吸收区域的温度上升、折射率改变,并据此获得样品特定区域的IR光谱。它突破了传统傅里叶红外光谱技术的局限，空间分辨率提高了几十倍，达到500 nm，并且测量更简单，更快速，无需复杂的样品制备过程，结合液体检测模式和同步拉曼技术，可直观判断亚微米尺度下（微）塑料表面是否发生降解，并可识别和统计出小尺寸微米塑料（1−10 μm）和纳米塑料（400−1000 nm）的粒径分布和数量。南京大学环境学院季荣教授和苏宇副研究员团队与美国麻省大学邢宝山教授等合作，利用先进的Photothermal Spectroscopy Corp 公司生产的mIRage O-PTIR显微光谱仪，建立了一种新型的（微）塑料表面亚微米尺度化学变化表征方法。研究团队通过对比分析四个国际主流品牌奶嘴产品在蒸汽消毒前后表面形貌及分子结构的变化，先证实了蒸汽消毒引起硅橡胶老化具有普遍性。研究发现，硅橡胶婴儿奶嘴的主要成分为聚二基硅氧烷（PDMS）及树脂添加剂聚酰胺（PA）(图2b和2c)，在经过蒸汽消毒（100 °C）时表面发生降解并释放出微纳塑料颗粒(图2a)。另外借助O-PTIR特有的单一波长大范围成像技术，作者统计了奶嘴消毒过程中PDMS降解产生的1.5 μm以上塑料颗粒数量，并估算出正常奶瓶喂养一年进入婴儿体内的该类微塑料总量约为66万颗，比此前文献报道的儿童从空气、水和食物中摄入的热塑性微塑料数量之和高出一个数量；假如这些微塑料全部被排入环境，全球平均排放量可能高达5.2万亿个/年。上述结果表明硅橡胶奶嘴消毒产生的颗粒物可能是儿童体内和环境中微纳塑料的重要来源。图2. 使用水热分解法对硅橡胶试样表面进行蒸汽腐蚀；(a) 实验装置及O-PTIR工作原理示意图 (b)样品蒸煮60 × 10 min表面前后的光学图像 (c) 图(b)中位置1-16的归一化O-PTIR光谱如图3所示，作者通过对代表性产品蒸汽处理不同时间后(图3a)，采集其表面的光学显微图像(图3a和3b)、红外吸收光谱(图3c)和单一特定波长下的大范围的红外成像(图3d)，实现了硅橡胶表面同一微区两类聚合物（PDMS和PA）降解过程可视化。在消毒开始后10 h内，蒸汽从硅橡胶表面缺陷位置渗入，使得表层PDMS聚合物膨胀鼓出（高度5 μm）形成侵蚀面；伴随PDMS分子水解、氧化，侵蚀面开裂、凹陷（深度5 μm），部分脱落；同时，伴随PA分子断裂、氧化，树脂颗粒发生迁移、脱落和缩小。图3. 试样表面蚀刻演变的可视化研究. (a，b) 1号样品表面在蒸煮10、60和600分钟前后的光学图像；（c）b中位置1-13的归一化O-PTIR光谱 （d）b中S1-S4区域的部分区域的可见光图像以及在C=O (1655 cm−1)和Si−CH3 (1263 cm−1)的O- PTIR红外成像) 除此之外，作者根据消毒后奶嘴清洗液中单个颗粒物的显微图像和红外吸收光谱，作者揭示了硅橡胶表面聚合物（PDMS和PA）降解生成两类微纳塑料的结构特征，并在单颗粒水平上表征了微塑料的降解转化动态过程。PDMS和PA水热降解后分别生成了薄片状、含聚硅氧烷的塑料颗粒（0.6−332 μm；其中【文末小故事】 本文作者苏宇副研究员在2019年便有了此实验想法，但受限于常规FTIR分析手段无法测量。在几经周折后，了解到Quantum Design中国的mIRage O-PTIR显微光谱仪具有亚微米分辨、无需复杂的样品制备过程，结合液体检测模式和同步拉曼技术，可直观判断亚微米尺度下（微）塑料表面是否发生降解等技术优势，可完全解决现有的测试难题，终在QD中国（北京）样机实验室，利用mIRage O-PTIR显微光谱仪顺利完成了样品的红外测试部分。 Quantum Design中国能够为中国科学研究和科技发展贡献自己的一份力量是QD中国一直以来的信念和企业文化，也是我们的荣幸，期待mIRage O-PTIR显微光谱仪及我们的其他先进技术设备能够助力相关科研工作者取得更好的成绩！ 【参考文献】[1]. Su, Y., Hu, X., Tang, H. et al. Steam disinfection releases micro(nano)plastics from silicone-rubber baby teats as examined by optical photothermal infrared microspectroscopy. Nat. Nanotechnol. (2021).

拉曼光谱技术 近年来，拉曼光谱和成像技术, 得益于其相对于红外光谱技术优异的空间分辨率等优势，在研究样品的分子振动方向得到了广泛的应用，尤其是生物样品，因为水中的拉曼光谱背景信号更弱。相干拉曼散射显微技术（Coherent Raman scattering microscopy）近些年也得到了大力的发展，其基于相干反斯托克斯拉曼散射（coherent anti-Stokes Raman scattering）或受激拉曼散射（stimulated Raman scattering），大大改善拉曼的成像速度。例如，蛋白质和脂肪在皮肤内的分布情况，可以通过两者在C-H伸缩振动区特征的拉曼谱带进行视频的高速成像来获得。然而拉曼光谱和成像技术也存在着自身的一些不足：（1）较低的拉曼散射截面，尤其是在指纹区，相对于红外技术弱5-10倍；（2）会受到荧光的干扰，由于拉曼信号偏弱，一些样品的荧光信号又宽又强，会一定程度上覆盖拉曼信号； 光学光热红外技术基于光学-光热红外技术(O-PTIR)的亚微米分辨率红外拉曼同步测量系统mIRage，使用宽可调谐的脉冲红外激光源激发样品，在样品中产生调制光热效应。通过光热效应提取并计算红外吸收, 通过检测反射探头光束强度的变化作为红外波数调谐的函数，从而提供红外吸收光谱。这种短波长脉冲探测光束(通常是532 nm)决定了红外测试空间分辨率，而不是传统FTIR/QCL显微镜中依赖的红外波长。由于其特的系统架构，短波长探测光束同样也能作为一个拉曼激光源，当集成拉曼光谱仪，mIRage系统可以提供同一地点，同一时间，同一空间分辨率的亚微米红外+拉曼显微镜的检测结果。mIRage光谱的显著优势：1. 和拉曼光谱一致的亚微米空间分辨率，比传统FTIR/QCL显微镜提高30倍，达到500 nm；2. 非接触式测量，非破坏性，反射(远场)模式测量，无须复杂的样品制备；3. 高质量光谱(测试可兼容粒子形状/尺寸和表面粗糙度)，没有色散/散射伪影问题；4. 可直接在商业数据库中匹配搜索5. 可实现红外和拉曼光谱成像同步测量 单细胞光谱与成像——拉曼光谱技术 vs.光学光热红外技术 如上文所述，拉曼散射的横截面在指纹区相对于红外弱五到十倍，即相比于拉曼散射,红外吸收在指纹区域比在高波数C─H和O─H拉伸区有更大的横截面。以PMMA为例，C-H振动模式在3.39 μm的线性吸收系数为1396 cm−1，而在指纹区域，C=O拉伸振动模式在5.78 μm的线性吸收系数可达到7904 cm−1，约高6倍。PMMA的红外光谱和拉曼光谱的直接对比如下所示。指纹区域较大的红外吸收截面可以允许mIRage显微镜对单一病毒进行振动光谱的检测分析，而这对拉曼或相关拉曼光谱来说十分困难。在相同的激光功率和采集时间下，mIRage中红外显微镜比拉曼光谱具有更高的信噪比，进一步可以用于检测细菌对抗生素红霉素等药物的反应。综上所述，两种振动光谱技术并没有相互竞争，而是提供了互补的信息，现在越来越多的趋势倾向于同时获取拉曼光谱和红外光谱来全面研究样品的分子振动信息。参考文献：Bond-selective imaging by optically sensing the mid-infrared photothermal effect，Sci. Adv. 2021 7 : eabg1559.具体案例：1. 同位素标记的大肠杆菌单细菌细胞的mIRage显微红外谱图与成像近期，英国利物浦大学Roy Goodacre教授分享了关于同位素标记的细菌的振动光谱研究成果。该研究借助于单细胞亚微米分辨率红外拉曼同步测量系统mIRage，通过红外光谱和成像分析，来揭示细菌代谢的过程和机理，不仅包含细菌群落，还包含微生物之间的相互作用。由于传统显微红外光谱仪的空间分辨率较低，目前多数研究都集中在细胞群落的评估上，而该研究作为一个重大的突破，次使用亚微米光热红外光谱技术在单细胞水平上评估细菌对标记化合物的吞并行为过程。 参考文献：Imaging Isotopically Labeled Bacteria at the Single-Cell Level Using High-Resolution Optical Infrared Photothermal Spectroscopy，Anal. Chem. 2021, 93, 6，3082-3088. 2. mIRage显微红外谱与Raman光谱协同分析固定或活的单细胞英国曼彻斯特大学的Peter Gardner教授近期发表了他们关于活(和固定)细胞振动光谱分析的新研究结果。他们使用亚微米分辨的mIRage红外光谱及拉曼显微镜，并借助于两个激发源（QCL和OPO激光器），对细胞进行了宽光谱范围的覆盖，从而使所有与生物学相关的分子振动都能被检测到，且保持一致的亚微米的空间分辨率。此外，红外光谱采集与拉曼光谱有效的结合起来，在相同的激发位置，形成振动互补，得到一套完整的振动光谱信息。如下图所示，该红外和拉曼的组合方式可以用来分析液体环境中固定或活细胞的亚细胞结构，其中的蛋白质二次结构及富脂体均可以在亚微米尺度上被有效地识别出来。参考文献：Analysis of Fixed and Live Single Cells Using Optical Photothermal Infrared with Concomitant Raman Spectroscopy，Anal. Chem. 2021, 93, 8, 3938–3950. 3. 亚微米分辨红外拉曼同步测量系统mIRage用于微塑料鉴定等相关领域 美国特拉华大学Isao Noda教授课题组与Photothermal Spectroscopy Corp公司合作，利用基于光学光热红外技术的新一代非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统mIRage对聚乳酸(PLA)和聚羟基烷酸酯(PHA)的复合薄片进行红外拉曼同步成像分析，探究这两种材料结合的方式和内在机理。为探求界面处PHA/PLA组分的空间分布规律，同步和异步二维相关光谱(2D-COS，two-dimensional correlation spectroscopy)被用来分析羰基拉伸区域采集到的红外谱图。结果显示，在主要为PHA的混合界面区域同时观测到来源于PLA的1760 cm-1红峰外，表明部分PLA渗透到PHA层，且与PHA层的其余部分相比，界面附近的PHA结晶度明显降低。另外，作者还通过mIRage对该区域进行了同步红外和拉曼分析，两者选择性和灵敏度不同却可以很好的互补，进一步验证了这一发现的可靠性。结果证实，即使是表面上不混相的PHA和PLA聚合物对，也存在一定程度的分子混合，这种混合可能发生在界面只有几百纳米的空间水平上，很好的解释了这两种生物塑料之间的高度相容性。参考文献：Two-dimensional correlation analysis of highly spatially resolved simultaneous IR and Raman spectral imaging of bioplastics composite using optical photothermal Infrared and Raman spectroscopy，Journal of Molecular Structure， DOI: 10.1016/j.molstruc.2020.128045. 总结亚微米分辨红外拉曼同步测量系统mIRage作为一种新型的红外光谱技术，具有传统FTIR显微镜不可比拟的优点，并克服了许多限制。先，mIRage可以提供空间分辨率约为500 nm的红外谱图，远远超过了典型的红外衍射限空间分辨率，且不依赖于入射红外波长。更重要的是，它能够以反射/非接触(远场)工作模式简单快速的生成高质量的类似于FTIR的谱图，从而避免了制备样本薄切片的必要，且光谱与商用FTIR数据库搜索完全兼容和可译。另外，即使样品中包含易产生荧光干扰的组分（压制拉曼信号或造成其饱和），mIRage的可调制信号收集特性也确保它完全不受任何荧光的影响。IR和Raman在mIRage方法的结合下，可以充分利用这两种互补性技术的优势，实现同步的红外吸收和拉曼散射测量，并相互印证。

红外光谱技术研究古生物化石的现状我国是古生物化石大国，但古生物化石保护形势十分严峻。许多重要化石产地均没有得到有效保护，遭到了不同程度的破坏。因此，对化石产地监测和保护工作刻不容缓，而监测工作则是保护工作的基础和支撑。红外光谱技术是一种常用的地物探测技术，它利用特定波段范围的红外光对地物进行探测，其光谱特征可间接判定物体物理或化学特性的变化。化石的主要矿物成分是磷灰石、方解石及少量的石英，但由于碳酸盐容易受到流体的侵蚀，造成化石的自然风化现象较为严重，其光谱的产生主要是由于组成物质内部离子与基团的晶体场效应和基团振动的结果。而风化产生的表面覆被层的矿物质，其质地与新鲜岩石的矿物或是相似或是不同，虽然这类表面层的厚度仅有几微米到几毫米，但它们对整个表面的红外光谱起到决定作用。因此，通过测量化石的光谱特征，识别地物属性是获取岩矿类型、矿物特征及成矿背景等信息的重要手段。传统的傅里叶红外光谱(FTIR, Fourier Transform Infrared)，尤其是衰减全反射法(ATR, attenuated total reflection)，在使用透射模式测量厚样品时会产生强烈的吸收峰值，包括均匀的固体样品，多层固体的表层或固体的涂层，不规则形坚硬固体甚至一些液体分析也能使用坚硬的ATR晶体材料（比如金刚石）进行分析。但使用ATR对古生物化石样品进行成份分析，仍面对一系列的挑战：1. 传统的FTIR和ATR 方法空间分辨率有限，约为5-20 μm 2. 尽管FTIR可使用制备好的超薄化石切片而ATR可以直接使用固体样品，其表面的崎岖不平会造成严重的散射相差，无法得到有用的分子振动信息；3. ATR晶体需要与样品直接接触，会引起交叉污染或应力造成分子取向的变化 光学光热红外技术基于光学-光热红外技术(O-PTIR)的亚微米分辨率红外拉曼同步测量系统mIRage，使用宽可调谐的脉冲红外激光源激发样品，在样品中产生调制光热效应。通过光热效应提取并计算红外吸收, 通过检测反射探头光束强度的变化作为红外波数调谐的函数，从而提供红外吸收光谱。这种短波长脉冲探测光束(通常是532 nm)决定了红外测试空间分辨率，而不是传统FTIR/QCL显微镜中依赖的红外波长。由于其特的系统架构，短波长探测光束同样也能作为一个拉曼激光源，当集成拉曼光谱仪，mIRage系统可以提供同一地点，同一时间，同一空间分辨率的亚微米红外+拉曼显微镜的检测结果。 基于O-PTIR技术的mIRage相对于常规红外技术（FTIR和ATR），在生物化石分析上具有显著的优势:1. 和拉曼光谱一致的亚微米空间分辨率，比传统FTIR/QCL显微镜提高30倍，达到500 nm；2. 非接触式测量，非破坏性，反射(远场)模式测量，无须复杂的样品制备；3. 高质量光谱(测试可兼容粒子形状/尺寸和表面粗糙度)，没有色散/散射伪影问题；4. 可直接在商业数据库中匹配搜索5. 可实现红外和拉曼光谱成像同步测量具体案例：国内某知名研究所，使用亚微米分辨率红外拉曼同步测量系统mIRage对获取的phillipsite（钙十字沸石）矿石样品进行了分析。整个矿石被直接放在mIRage显微镜样品台上进行观察，使用的红外激光器为QCL（quantum cascade laser， 800-1850 cm-1）, 观察模式为反射模式，波谱分辨率约为1-2 cm-1. 结果证实，高分辨率mIRage可对5 -20 µm大小的高散射十字花石矿物中的有机-无机包体区域进行分析，提供常规FTIR无法实现的化学细节。红外光谱清晰地显示了其内部存在化学可微的夹杂物，样品中含有嵌入的phillipsite内含物。由于矿石散射面太多，传统傅立叶变换会产生色散伪影，而O-PTIR谱图则不会出现。根据获得的红外光谱与数据库进行比对分析，其主要组成成份为乳酸钙。

纳米金壳偶联转铁蛋白分子携带药物靶向至肿瘤，光热疗与化疗结合杀死肿瘤细胞 　　实现恶性肿瘤安全有效治疗是目前生物医学界的重大挑战之一。中国科学院理化技术研究所纳米材料可控制备与应用研究室在唐芳琼研究员的带领下，近年来一直致力于设计发展新型纳米载体及其生物医学应用。 　　具有新结构和新性能的多功能纳米金壳是该团队一直致力发展的新型抗肿瘤纳米材料之一。该材料内层以结构独特的中空介孔夹心二氧化硅为核(Adv. Mater. 2009, 21, 3804-3807)，其表面包覆金壳，纳米金壳以其物理化学性质——等离子体共振性质为基础，经近红外激光照射，可将近红外激光光能转化为热能，并配以夹心二氧化硅对多种化疗药物的装载控制缓释技术，高效低毒杀死肿瘤细胞。该成果于2011年初发表在国际化学界顶级刊物《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 891–895)上。 　　为更好地提高该材料对恶性肿瘤的抑制率，同时针对目前近红外光热治疗癌症技术中照射时间长，照射强度大，需重复多次照射等问题，该研究室进一步发展了纳米金壳偶联主动靶向配体分子转铁蛋白新技术。纳米金壳经偶联靶向分子后，可在减少照射时间与频率、降低照射强度的条件下实现恶性肿瘤的有效抑制。荷乳腺癌裸鼠肿瘤模型注射该材料后，经单次近红外激光照射即可消除肿瘤。在这新的研究进展中，她们还首次系统对比研究了该新型多功能纳米金壳偶联主动靶向配体分子前后生物体内安全性和代谢情况，结果表明该材料生物相容性良好，并可从体内代谢。 　　近日，这一最新研究进展在国际材料界顶级刊物《先进材料》(Adv. Mater. DOI: 10.1002/adma.201103343)上发表。审稿人认为，“多功能金壳包覆夹心二氧化硅，能够将主动靶向、被动靶向、光热治疗与化疗结合协同治疗癌症，临床应用前景令人期待。” 　　该研究获得国家科技部“863”项目和国家自然科学基金项目的大力支持。

图1 论文部分截图。发集成在近红外二区(NIR-II)窗口中的荧光成像能力和肿瘤微环境响应多模态治疗的纳米平台，对于实时反馈治疗效果和优化肿瘤抑制效率而言具有重要意义。鉴于此，中国科学院理化技术研究所开发了一种对pH敏感的吡咯吡咯aza-BODIPY基两亲性分子(PTG)，该分子具有平衡的NIR-II荧光亮度和光热效应。应用报道将PTG进一步与血管破坏剂（DMXAA）共同组装，制备PTDG纳米颗粒，用于联合抗血管/光热治疗和实时监测肿瘤血管破坏情况。每个PTG分子都有一个活性的PT-3核心，它通过pH敏感的酯键与两条PEG链相连。在酸性肿瘤环境中，酯键的裂解会使DMXAA释放，并用于抗血管治疗，并进一步将PT-3核心组装成微米颗粒，用于长期监测肿瘤进展。图2(a) PTDG NPs的构建和ph响应聚集的示意图。(b) NIR-II对肿瘤血管破坏和抗血管/PTT联合治疗的实时成像。此外，得益于PTDG纳米颗粒在NIR-II区域的高亮度（119.61M&minus 1cm&minus 1）和长血液循环时间（t1/2 = 235.6 min），可以在治疗过程中实时、原位可视化对肿瘤血管破坏过程进行成像。该研究设计了一种能够用于构建pH响应性NIR-II纳米平台的自组装策略，该平台可实现对肿瘤血管破坏情况的实时监测，并且能够长期追踪肿瘤进展和进行抗血管/光热联合治疗。目前，这篇论文已在《Biomaterials》进行了发布，想要查看完整英文版全文的读者，可以长按下方二维码进行查看。值得一提的是，论文中拍摄的NIR-II荧光图像数据均采用北京睿光科技有限责任公司自主研发的NirVivo-Pro NIR-II小动物活体荧光成像系统。图3 论文部分截图。产品推荐NirVivo-Pro NIR-II小动物活体荧光成像系统NirVivo-Pro NIR-II小动物活体荧光成像系统是北京睿光科技自主研发的一款专门用于NIR-II的光学成像系统。该系统可实现高质量荧光图像的采集及图像处理，实时地观察基因在活体动物体内的表达、肿瘤的发生、生长、转移及药物的治疗效果，对同一个动物进行时间、环境、发展和治疗影响跟踪，可用于生命科学、医学研究及药物开发等应用领域。产品特点：使用-80℃制冷InGaAs相机，曝光可达5分钟；电动切换10cm宽视野镜头及0.8倍显微视野镜头；0.08mm高精度三维电控平台，支持自动对焦功能；内置808nm/980nm/1064nm多种激光器，均匀照明；全中文操作软件，界面友好，拥有自主知识产权；

近日，中国科学院大连化学物理研究所热化学研究组研究员史全团队通过合成策略开发出一种具有高光热转换效率的石墨烯基复合相变材料。该复合相变材料具有优异的相变性能和光热转换能力，为大规模制备石墨烯基光热转化复合相变材料提供了新思路。　　石墨烯基复合相变材料能够解决相变材料相变过程中的泄漏问题，并具有优异的光吸收能力，在太阳能热转换和存储领域具有潜力。然而，目前石墨烯基复合相变材料的制备方法涉及多步过程，通常较为复杂、耗时耗能，阻碍了其进一步的应用。基于此，科研人员通过简单直接的一步法策略，将聚乙二醇相变材料原位填充到氧化石墨烯网络结构水凝胶中，构建出石墨烯基定型复合相变材料。该复合相变材料具有高的相变材料负载量（95wt%），经历1000个冷热循环后仍可保持稳定的相变焓值（162.8J/g），表现出优异的相变储热性能。此外，该材料还具有出色的光热转化能力，可快速将太阳能转化为热能储存于相变材料中，转化效率最高可达93.7%。　　相关研究成果以One-step Synthesis of Graphene-based Composite Phase Change Materials with High Solar-thermal Conversion Efficiency为题，发表在《化学工程杂志》（Chemical Engineering Journal）上。研究工作得到中科院洁净能源创新研究院-榆林学院联合基金、大连化物所创新基金等的支持。　　论文链接

光谱技术是近代光学计量的重要分支，通过对物质光谱的探测、分析来获取物质的组成、结构、含量、运动状态等信息，具有非接触、范围广、多组分、灵敏度高、可连续实时监测等优势。这一技术目前已广泛应用于燃烧诊断、环境监测、工业检测、生物医学、航空遥感、目标探测、能源勘探等诸多领域。为进一步推动光谱技术的应用与融合，探讨我国光谱技术的发展趋势和远景目标，促进光谱技术和仪器的进步与创新，中国光学工程学会将于 2023 年5月7-9日在敦煌举办“第一届光谱技术及应用大会暨第九届中国激光诱导击穿光谱学术研讨会暨第六届燃烧诊断研讨会”。会议将邀请150余位光谱及其应用领域的知名专家参会，通过学术报告、海报展示、仪器设备展览等形式，就光谱技术的重要科学问题、仪器发展的关键技术问题、最新研究成果及发展趋势等问题展开研讨。主办单位：中国光学工程学会承办单位：中国光学工程学会西北师范大学协办单位：敦煌研究院中国科学院近代物理研究所上海理工大学中国科学院合肥物质科学研究院中国矿业大学支持单位：长春新产业光电技术有限公司长沙麓邦光电科技有限公司光谱时代（北京）科技有限公司北京镭宝光电技术有限公司国仪量子（合肥）技术有限公司埃德比光子科技（中国）有限公司成都诺为光科科技有限公司北京欧兰科技发展有限公司东方闪光（北京）光电科技有限公司奥谱天成（厦门）光电有限公司上海五铃光电科技有限公司上海尤谱光电科技有限公司深圳市唯锐科技有限公司大会名誉主席：庄松林 院士（上海理工大学）范滇元 院士（深圳大学）乐嘉陵 院士（中国工程院）陈良惠 院士（中国科学院半导体研究所）许祖彦 院士（中国科学院理化技术研究所）大会主席：田中群 院士（厦门大学）刘文清 院士（中国科学院合肥物质科学研究院）孙世刚 院士（厦门大学）王建宇 院士（中国科学院上海技术物理研究所）执行主席：董晨钟（西北师范大学王 哲（清华大学 ）蔡小舒（上海理工大学）阚瑞峰（中国科学院合肥物质科学研究院 ）周怀春（中国矿业大学 ）程序委员会（音序）：蔡伟伟、 蔡小舒、曹世权、陈军 、褚小立 、崔执凤、狄慧鸽 、丁洪斌、丁晓彬、董晨钟、董大明、董磊、 董美蓉、付洪波、郭金家 、郭连波、杭纬、 侯贤灯、侯宗宇、胡继明、 胡仁志 、贾云海、阚瑞峰 、 雷庆春 、李博 、李传亮 、李聪、李飞 、李华、李润华、李祥友、李晓晖 、林庆宇、刘诚 、刘冬 、刘飞、刘继桥 、刘木华、卢渊、陆继东、陆克定 、马维光 、马新文、马欲飞、 梅亮 、 敏琦、彭江波 、 钱东斌、任斌、 邵杰 、邵学广、 史久林 、舒嵘、苏伯民、苏茂根、孙对兄、孙兰香、田野、万福 、王茜蒨、王强、 王珊珊 、王圣凯 、王哲、王珍珍、吴涛 、 吴学成 、 吴迎春 、夏安东、 徐文江 、 许传龙 、 许振宇 、 闫伟杰 、 杨荟楠 、 杨磊、杨增玲 、 姚顺春、殷耀鹏、尹王保、于宗仁、俞进、袁洪福 、 张大成、张登红、张雷、赵南京、赵卫雄 、 郑培超、周怀春 、 周磊 、 周卫东、周骛 、 周小计、朱家健 、 朱香平专题分会1） 激光诱导击穿光谱及相关技术召集人：王哲 （清华大学 ）、 董晨钟 （西北师范大学 ）邀请报告：➢ 丁洪斌（大连理工大学） LIBS 基本物理过程及聚变能应用进展➢ 段忆翔（四川大学） LIBS 技术与仪器的发展历程 从实验室研发到现场应用➢ 郭连波（华中科技大学） 激光诱导击穿光谱基础、仪器及应用研究➢ 刘木华（江西农业大学） PRLIBS 对农产品品质信息分析能力提升方法研究➢ 马欲飞（哈尔滨工业大学） 小型化固体激光器➢ 舒嵘（中国科学院上海技术物理研究所） ）————“祝融号”火星车物质成分探测仪中的 LIBS探测与分析➢ 苏茂根（西北师范大学） 激光等离子体辐射、诊断与应用➢ 孙兰香（中国科学院沈阳自动化研究所） 矿浆成分 LIBS 定量分析方法与工业在线应用➢ 王茜蒨（北京理工大学） LIBS 技术在生物医药诊断监测中的应用研究➢ 王哲（清华大学） 激光诱导击穿光谱（ LIBS ）定量化理论方法及应用➢ 汪正 中国科学院上海硅酸盐研究所 基于微等离子体增强 LIBS 信号研究➢ 俞进（上海交通大学） 针对火星就位探测的激光诱导击穿光谱方法研究➢ 曾和平 华东师范大学 飞秒光丝非线性相互作用诱导击穿光谱➢ 郑荣儿（中国海洋大学） 深海 LIBS ：何去何从➢ 周卫东（浙江师范大学） 激光诱导空化气泡的演化及其对 LIBS 光谱的影响➢ 周小计（北京大学） LIB S 在定量应用中的探索研究2） 原子光谱与质谱召集人：侯贤灯 （四川大学 ）、 杭纬 （厦门大学 ）邀请报告：➢ 陈明丽（东北大学） LA ICP MS 对动植物组织中元素成像方法研究➢ 冯流星（中国计量科学研究院） 阿尔茨海默症计量溯源技术研究➢ 高英（成都理工大学） 基于钒的光化学蒸气发生及应用➢ 郭伟（中国地质大学（武汉）） 高精度 LA ICPOES/ICPMS 原位分析技术及古气候中的应用➢ 杭纬（厦门大学） 高电离电位元素的激光质谱分析技术➢ 侯贤灯（四川大学） 原子光谱分析研究➢ 胡斌（武汉大学） ICP MS 单细胞分析➢ 蒋小明（四川大学） 微型原子发射光谱仪的放电激发源研制➢ 刘睿（四川大学） 金属元素标记均相免疫分析➢ 吕弋（四川大学） 基于金属稳定同位素标记的生物分析研究➢ 邢志（清华大学） 高纯非导体材料纯度分析方法探索➢ 徐明（中国科学院生态环境研究中心） 利用 LA ICP MS 成像技术解析间充质干细胞负载金纳米颗粒的肿瘤靶向规律➢ 于永亮（东北大学） 适于微等离子体发射光谱分析的样品引入方式与接口➢ 郑成斌（四川大学） 碳原子发射光谱及其应用➢ 朱振利（中国地质大学（武汉）） 基于等离子体技术的锑元素与同位素分析方法开发3） 激光拉曼光谱与激光荧光光谱技术及应用召集人：任斌（厦门大学 ）、 胡继明 （武汉大学 ）邀请报告：陈建（中山大学）➢ 高亮（核工业西南物理研究院） 大气压等离子体活性物种激光诱导荧光定量诊断研究➢ 韩鹤友（华中农业大学）➢ 胡继明（武汉大学） 拉曼光谱在细胞分析中的应用➢ 谭平恒（中国科学院半导体研究所）➢ 杨海峰（上海师范大学）➢ 朱井义（中科院大连化学物理研究所）4） 光声光谱 与 TDLAS技术及应用召集人：马欲飞（哈尔滨工业大学 ）、 董磊 （山西大学 ）、 王强 （中科院长春光机所 ）邀请报告：➢ 陈珂（大连理工大学） 光纤光声传感技术及应用研究进展➢ 姜寿林（香港理工大学深圳研究院） 基于空芯光纤光热光谱法的宽波段多组分痕量气体检测技术➢ 黎华（中国科学院上海微系统与信息技术研究所） 太赫兹光频梳与双光梳光源➢ 李磊（郑州大学）➢ 刘俊岐（中国科学院半导体研究所） 中红外可调谐半导体激光器➢ 刘锟（中国科学院合肥物质科学研究院） 光声光谱多组分检测技术研究➢ 鲁平（华中科技大学） 光声探测技术及应用➢ 王福鹏（中国海洋大学） 基于吸收光谱的海洋原位气体传感技术研究和共性关键问题探讨➢ 王强（中国科学院长春光机所） 高灵敏、大动态范围的腔增强光声光谱气体传 感技术➢ 王如宝（北京杜克泰克科技有限公司） 基于光学麦克风光声光谱技术的环境空气 VOCs检测➢ 吴君军（重庆大学） 基于石英增强光声光谱的相变液滴局部蒸汽浓度表征➢ 许可（朗思科技有限公司） 基于石英增强光声光谱的超高灵敏度气体分析仪器➢ 姚晨雨（山东大学） 空芯光纤 Fabry-Perot干涉仪解调方法和光热光谱气体检测研究➢ 闫明（华东师范大学） 基于光梳的光谱测量技术及应用➢ 郑传涛（吉林大学）➢ 郑华丹（暨南大学） 新型石英增强光声光谱测声器5） 红外及太赫兹光谱召集人：邵学广（南开大学 ）邀请报告：➢ 陈斌（江苏大学） 低场核磁与近红外光谱联用分析仪的开发与应用探索➢ 陈孝敬（温州大学） 结合 Libs和线性回归分类对泥蚶重金属污染检测➢ 姜秀娥（中国科学院长春应用化学研究所） 仿生膜水合及其效应的红外光谱电化学研究➢ 兰树明（无锡迅杰光远科技有限公司） IAS在线近红外光谱分析仪器开发➢ 李晨曦（天津大学） 光谱成像与太赫兹光谱技术在食品检测中应用➢ 邵学广（南开大学） 近红外光谱分析中的化学计量学方法与应用➢ 夏兴华（南京大学） 等离激元增强红外光谱生化分析➢ 谢樟华（天津市能谱科技有限公司） 国产红外光谱仪的新机遇和新挑战➢ 臧恒昌（山东大学） 药品连续制造过程中近红外实时评价与放行技术的研究➢ 张良晓（中国农业科学院油料作物研究所） 油料油脂质量安全近红外快速检测技术研究➢ 周新奇（杭州谱育科技发展有限公司） FTIR光谱技术产品开发及其应用6） 超快及瞬态光谱召集人：夏安东（北京邮电大学 ）邀请报告：➢ 边红涛（陕西师范大学）——受限体系结构及超快动力学研究➢ 陈海龙（中国科学院物理研究所）——利用飞秒红外光谱实现二维材料准粒子带隙的非接触测量➢ 陈缙泉（华东师范大学）——表观遗传核酸分子的激发态动力学研究➢ 陈雪波（北京师范大学）——镧系化合物势能面交叉控制能量转移动力学研究➢ 丁蓓（上海交通大学）——蓝光受体BLUF域质子耦合电子转移机理➢ 勾茜（重庆大学）——微波光谱探测Diels–Alder环加成预反应中间体➢ 金盛烨（中国科学院大连化学物理研究所）——瞬态光谱技术及其在半导体材料研究中的应用➢ 兰鹏飞（华中科技大学）——阿秒激光与阿秒时间分辨测量➢ 李明德（汕头大学）——双键光开关分子纳米晶激发态顺反异构化机制及其超快动力学研究➢ 蔺洪振（中国科学院苏州纳米所）——和频光谱在电化学能源器件界面表征中的应用➢ 刘剑（北京大学）——路径积分刘维尔动力学和超快振动光谱的模拟➢ 马骁楠（天津大学）——新型有机发光材料中的激发态化学研究➢ 任泽峰（中国科学院大连化学物理研究所）——准二维钙钛矿的本征载流子动力学➢ 夏安东（北京邮电大学）——藻胆蛋白光谱红移机理：构象或激子耦合？➢ 吴成印（北京大学）——超快激光与物质相互作用的新型光源产生及应用➢ 吴凯丰（中国科学院大连化学物理研究所）——胶体量子点自旋超快相干操控➢ 杨延强（中物院流体物理研究所）——含能材料冲击响应的时间分辨拉曼光谱技术➢ 叶树集（中国科学技术大学）——光转换材料构效关系的超快光谱研究➢ 张春峰（南京大学）——分子光电材料的激发态动力学妍究➢ 张贞（中国科学院化学研究所）——气液界面超分子手性自组装动力学及手性传递分子机理➢ 郑俊荣（北京大学）➢ 郑盟锟（清华大学）——面向实现超冷的绝对基态锂锶分子的精密光谱测量➢ 周蒙（中国科学技术大学）——金团簇相干振动的超快光谱研究➢ 朱海明（浙江大学）——石墨烯-半导体界面超快光谱研究➢ 朱一心（杭州善上水科技有限公司） ——一种新型的水合氢离子及其生物功能初探7） 燃烧诊断召集人：蔡伟伟 （上海交通大学 ）、 彭江波 （哈尔滨工业大学 ）邀请报告：➢ 蔡伟伟（上海交通大学）——金属颗粒燃烧三维形貌、温度、速度测量方法研究➢ 超星（清华大学）——红外光频梳光谱燃烧流场多参数测量方法➢ 陈爽（中国空气动力研究与发展中心）——复杂流场光学诊断技术研究进展➢ 雷庆春（西北工业大学）——四维燃烧诊断：从技术到应用➢ 梁静秋（中国科学院长春光机所）——基于光谱技术的航空发动机涡轮叶片温度及燃气浓度反演研究➢ 林鑫（中国科学院力学研究所）——激光吸收光谱技术在固液火箭复杂燃烧场测量的应用探讨➢ 彭江波（哈尔滨工业大学）——高频PLIF燃烧流场测量及数据分析方法研究进展➢ 彭志敏（清华大学）——基于多光谱融合的热工过程气体参数测量理论及应用研究➢ 齐宏（哈尔滨工业大学）——基于主被动光学层析探测的碳烟火焰温度场与粒径分布场重建研究➢ 伍岳（北京理工大学）——跨界面三维层析技术的开发与优化➢ 武文栋（上海交通大学）——高温环境中激光诱导等离子体激发过程的能量吸收特性研究➢ 熊渊（北京航空航天大学）——高速背景纹影测量技术及其应用8） 环境监测召集人：陆克定 （北京大学 ）、梅亮 （大连理工大学 ）邀请报告：➢ 陆克定（北京大学）——典型光化学观测站中的光学测量技术与挑战➢ 梅亮（大连理工大学）——基于可调谐二极管激光器的大气环境激光遥感技术➢ 胡仁志（中国科学院合肥物质科学研究院）——大气HOx自由基探测技术研究及应用➢ 刘诚（中国科学技术大学）——卫星结合地面靶向遥感VOCs排放源➢ 楼晟荣（上海市环境科学研究院）——基于激光诱导荧光的城市大气OH自由基总反应性测量与应用➢ 韦玮（重庆大学）——腔增强红外光谱技术➢ 赵卫雄（中国科学院合肥物质科学研究院）——磁旋转吸收光谱法测量OH自由基➢ 郑海明（华北电力大学）——光谱技术在烟气汞连续监测中的应用方法研究9） 工业检测召集人：姚顺春 （华南理工大学 ）、袁洪福 （北京化工大学 ）邀请报告：➢ 陈达（中国民航大学）——气体可再生能源在线监测技术与装备开发➢ 褚小立（中石化石油化工科学研究院）——近红外光谱分析技术在炼油工业的应用➢ 董大明（国家农业智能装备工程技术研究中心）——水体污染的激光光谱探测方法-从智能传感器到仿生机器鱼➢ 李天骄（南京理工大学）——纳米材料光点火诊断与应用➢ 马维光（山西大学）——光学反馈线性腔增强吸收光谱技术及其应用➢ 杨荟楠（上海理工大学）——基于激光光谱技术的气液两相多参数同步测量及疾病前瞻性诊断研究➢ 姚顺春（华南理工大学）——激光诱导击穿光谱的煤质检测方法➢ 张志荣（中国科学院合肥物质科学研究院）——冶金、石化等工业领域的光谱检测技术及其应用➢ 张彪（东南大学）——基于光场成像的燃烧诊断技术研究

创元公司近期成为日本远州激光公司中国代理商 日本远州激光公司是专门提供各种激光热加工设备的日本著名企业之一。该公司历史悠久，在日本拥有众多的用户。尤其在激光热处理，激光焊接和精密加工方面独占熬头。随着中国汽车的普及，人们对汽车品质和价格要求越来越高。如为了减轻重量，要求用激光使得厚板和薄板拼焊成为一体，窄板焊接成为宽板等等。日本汽车厂家早已开始采用这种激光拼焊&mdash TWB--技术，而中国方面则刚刚起步。预计不久的将来这种高端设备会逐渐为中国汽车业和钢铁等各界采用。 众所周知，实用激光器从CO2激光器，到YAG激光器，再到光纤激光器和现在的半导体激光器，技术上已经发生重大进步。日本该公司可以提供如下类型的激光器和加工系统供用户选择。尤其推荐大家使用半导体激光器。它可以实现至今无法实现的目标。 1.直接照光型半导体激光器（DDL,１～5.5KW) 2.光纤激光器 (FOLD) 30W 70Ｗ 150Ｗ / 100Ｗ・ 200Ｗ・ 300Ｗ・ 500Ｗ 3.固体激光器 半导体激光器优势简介 A.高亮度/高效率 激光班点比原来减少2/3但是热密度提高30%. B.小型化 ２kW・ 14kg W270xH199xD495mm C.多用化，同事可以做焊接和淬火处理 D. 可以实现宽带淬火 人们不仅要问为何现在激光淬火重新引人瞩目？如下几点可以解释缘由。 940nm的半导体激光很容易被金属吸收，不像以前那样费时费事地涂覆吸收剂 激光斑点大而均匀　最大可达到9.0㎜x12.0㎜　f 300㎜ 激光功率可以被稳定控制 小型化使得可以实现在线化生产 希望该公司的上述产品对促进中国汽车和钢铁等产业升级起到应有的作用。

按照国家标准化工作管理规范，中国仪器仪表学会制定满足市场急需、反映先进专业技术水平、具有我国自主知识产权的团体标准。近日，中国仪器仪表学会发布了“拟立项（金属材料分析用激光诱导击穿光谱仪）CIS标准的公示通告”。申请项目名称：金属材料分析用激光诱导击穿光谱仪项目申报单位：杭州谱育科技发展有限公司激光诱导击穿光谱法（Laser-induced breakdown spectroscopy；LIBS）：通过激光烧蚀待分析物质形成等离子体，其中处于激发态的原子、离子或分子向低能级或基态跃迁时，向外发射特定能量的光子，形成特征光谱，进而获得待分析物质的化学成分或其他特性。激光诱导击穿光谱技术以其无须对块状固体样品预处理，快速、无损、可进行多形态分析以及无辐射危害等特点成为近年来研究的热点，可应用于金属材料化学成分分析、煤炭分析、生物样品分析等领域。但当前在金属材料分析领域分析用的激光诱导击穿光谱仪没有明确的标准来规范此类产品性能和使用安全性等重要参数，导致设备性能良莠不齐，致使不同厂商仪器的性能无法进行比较，仪器用户在采购、比较仪器时缺乏科学依据。目前现行的标准中，GB/T 38257-2019规定了激光诱导击穿光谱法的术语和定义、基本原理、试验条件、设备及装置、样品、试验步骤、数据处理和试验报告。为了规范激光诱导击穿光谱仪自身性能的测定方法，统一有关专业术语，制定仪器性能检测的依据，使检测机构、仪器用户及生产厂家在检校激光诱导击穿光谱仪时有统一的标准方法，杭州谱育科技发展有限公司申报制定团体标准《金属材料分析用激光诱导击穿光谱仪》。该标准的制定将助力我国激光诱导击穿光谱及其在金属行业的发展及应用。据查询目前国际上没有相同的国际标准。制定该标准目前不存在知识产权方面的问题。

【10月15日下午14:00直播】 “手持式激光诱导击穿光谱仪（LIBS）发展及应用”网络研讨会 莱雷科技举办 【会议分享内容】 导师：薄学庆—赛谱司中国技术中心华中区域经理 主要围绕“手持式激光诱导击穿光谱仪（LIBS）发展及应用” 一、LIBS技术发展历程二、手持激光光谱仪工作原理及优势三、手持激光光谱仪主要应用方向（一）合金领域 1.石油化工 2.电力电建 3.装备制造 （二）环境地质 1.土壤环境 2.录井钻探 3.地矿开采-锂矿 4:核科学应用 5.古气候研究 （三）科技考古 微信扫描下方二维码，9月10日下午14点线上与您不见不散！

红外显微光谱法是非破坏性、结构敏感的检测方法，目前已在基于分子结构的单细胞领域的研究中发挥重大作用，诸如蛋白构象改变、氧化还原、脂质体的产生与降解等。但是受制于红外光谱仪本身的限制，对于生物组织样品来说制样非常困难，因此极大的限制了红外光谱在生物医学方面的应用。O-PTIR (Optical Photothermal Infrared) 光学光热红外光谱是一种快速简单的非接触式光学技术，通过检测由于本征红外吸收引发的样品表面快速的光热膨胀或收缩，克服了传统IR衍射的极限，空间分辨率可达500 nm。近期，美国PSC公司又推出了非接触亚微米分辨荧光红外拉曼同步测量系统mIRage-LS，将O-PTIR技术与荧光（FL）进一步有机结合，利用落射荧光快速定位 O-PTIR 测量的区域，提供了对样品荧光标记区域以及邻近未标记组织的化学结构的快速光谱分析。图 1. FL-OPTIR 显微镜基本原理和观测方法这项全新的技术对样品要求非常低，而红外光谱的空间分辨率可达亚微米级别，为红外光谱在生物医学方面的应用提供了全新的视角。比如在阿尔茨海默病 (AD) 研究方面，AD的关键病理特征是淀粉样蛋白折叠，这些 β-折叠结构具有特定的振动特征，对于红外光谱来说十分敏感，但是受制于传统红外光谱仪本身的限制，在生物组织样品上直接测量非常困难。而非接触式的FL-PTIR技术却能够很好适用于这些样品，并且已经有多个小组通过实验证明了FL-PTIR能够应用于具有特殊化学敏感性的活细胞成像研究。Craig Prater等人通过这项技术成功实现了荧光定位下的OPTIR红外观测，并且完成了对组织中单个病理结构内的 β-折叠结构进行结构分析、在脑组织的特定细胞和培养的原代神经元分析。首先，作者使用了12个月周龄的 APP/PS1 转基因小鼠的大脑切片，用淀粉样蛋白特异性发光共轭聚电解质探针mytracker R（Ebba Biotech，Solna，Sweden）进行标记，并用OPTIR进行观测β 折叠结构的分布。相比于传统红外很难定位的问题，FL-OPTIR通过宽场荧光能够快速定位淀粉样蛋白斑块。并直接在脑组织中评估其在单个斑块中的结构。通过 k 均值聚类方法对其进行分析，清楚地显示了在 1630 cm–1处具有高振幅和低振幅的两组光谱的存在，并且具有 1630 cm–1高振幅的光谱清楚地与荧光信号共定位。光谱分析表明 Amytracker 没有对酰胺 I 和 II 区域有明显的吸收，因此表明 Amytracker 可用于 OPTIR 测量的荧光引导。图 2. FL-OPTIR 对脑组织中的淀粉样斑块进行成像荧光和红外图谱和热图的展示。 在第二个实验中，作者提供了一个概念性方法验证实验，证明 FL-OPTIR 可用于研究组织中的特定细胞类型，而这对传统红外显微光谱法来说十分具有挑战性。为此作者对脑组织中与淀粉样斑块相关的小胶质细胞进行成像，以评估它们的光谱特征，从而了解小胶质细胞是否可以将 Aβ 原纤维转化为单体的问题。这个实验使用 Aβ 特异性抗体 82E1 标记的 16 μm 组织切片，并用抗体 Iba1 对小胶质细胞进行了免疫标记。通过FL-OPTIR可以定位淀粉样斑块附近的小神经胶质细胞并测量 OPTIR 光谱。通过测量，发现 82E1 阳性小胶质细胞表现出β-折叠含量升高，表明小胶质细胞与 Aβ 原纤维相关。图 3. 脑组织中淀粉样斑块周围小胶质细胞的成像。 在第三个实验中，作者研究了 FL-OPTIR 在培养的原代神经元中 Aβ结构成像的适用性。与组织研究类似，淀粉样蛋白的结构异质性使得研究神经毒性与 Aβ 结构之间的关系仍具有挑战性。因此，为了直接评估神经元中的淀粉样蛋白结构，作者使用FL-OPTIR技术基于荧光信号引导的光谱测量，发现远端比近端神经突部分（分支后）相关的 Aβ 包含更多的 Aβ-聚集体, 作者认为这些神经元隔室可能本质上更容易结合 Aβ或者能够主动运输到远端。图 4. 初级神经元中 Aβ (1–42) 的结构成像。 总结：新型成像方法FL-OPTIR 结合了荧光成像和红外光谱来描述生物组织内的结构变化。能够针对复杂系统中的特定细胞、细胞器和分子进行分析和检测，解决了生物标本中红外光谱定位困难的问题。能够直接在组织中定位和分析淀粉样蛋白和相关的小胶质细胞，这可以解决局部环境在 AD 进展中的作用，帮助识别与淀粉样斑块相关的小胶质细胞，并在亚细胞水平上直接研究小胶质细胞中的纤维结构。为复杂样品中的蛋白质和细胞进行红外光谱分析提供了新的测量方法，为红外在生物领域的应用提供更加便捷实验途径。 作为美国PSC公司在中国的独家代理，Quantum Design中国于2020年将非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统—mIRage系统引入国内，助力中国科研工作者取得一个又一个重大突破： 国内经典案例分享：南京大学环境学院借助mIRage建立了一种新型的塑料表面亚微米尺度化学变化表征方法。该工作发表在知名期刊Nature Nanotechnology上。 中国农业大学借助mIRage成功实现对玉米粉中痕量微塑料的原位可视化表征。该工作发表在Science of the Total Environment上。为满足国内日益增长的生物红外表征需求，更好的为国内科研工作者提供专业技术支持和服务，Quantum Design中国北京样机实验室引进了荧光引导光学光热红外显微光谱，为您提供样品测试、样机体验等机会，期待与您的合作！

在全球恐怖主义不断威胁下的今天，有效的易爆炸物检测已经成为众多重要区域需要进行的关键程序之一，包括机场，边境检查站，以及高安全建筑的入口等。指纹作为人类留下痕迹的一种“照片”——手指的摩擦脊皮肤的图案，自19世纪以来已经成为犯罪现场鉴定当事人身份的一种常规手段。另外，许多被人接触过的东西都会残留在指纹的自然分泌物和污染物的复杂混合物中，如每天服用的药片，咖啡，或刑侦领域常见的毒品和易爆炸物等。传统的可视化指纹检测手段，如扑粉，茚三酮熏蒸，真空金属沉积等，尽管可以重建指纹图案，但其同时可能对一些指纹脊状突起中含有的化学物质造成破坏。近年来，许多技术被用于指纹中痕量外源物质的分析鉴定，如解吸电喷雾电离质谱(DESI-MS)，液相色谱-质谱(LC-MS)，但通常需要额外的溶剂喷雾处理，且空间分辨率不足（~150 μm），或者分析过程会对指纹造成破坏。傅里叶变换红外(FTIR)光谱显微镜，可以探测样品中分子间化学键的固有分子振动，并提供丰富的化学信息, 已成为一种快速、无需标记、无损的样品表征方法，被广泛应用于包括刑侦在内的众多领域。FTIR透射模式测试通常选用红外光透明的材料，而反射模式则选用硅片，聚酯薄膜或铝覆盖的玻璃基底，但两者在指纹分析上多局限于收集在选定波数下指纹中组分物质的二维分布信息。另外对于那些沉积在既不透明也不反射红外的基底上的样品，衰减全反射法（Attenuated total reflectance，ATR）似乎成为的选择，但ATR通常不是法医鉴定的一种理想方法，因为ATR要求被分析的样品和ATR晶体紧密接触，往往会导致样品变形甚至后破坏剩余的证据。 图1. 光热红外光谱显微技术用于检测指纹中的易爆炸物基于以上考虑，新加坡国立大学同步辐射光源线站的科学家们和新加坡刑事调查局刑侦部门共同合作开发出了一种新的红外检测手段（图1），即使用基于新型光热红外（Optical- Photothermal InfraRed，O-PTIR）技术的非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统mIRage来分析指纹中含有的痕量易爆炸物微粒，该技术带来了一系列的优势，如亚微米的红外光谱和成像分辨率，易操作的远场、非接触显微镜工作模式和明显高于FTIR光谱显微镜的灵敏度。在实验过程中，四种代表性易爆材料，包括PETN(季戊四醇四硝酸酯)、RDX（黑索今炸药）、C-4 (塑料炸药，黑索今炸药和塑化剂，粘结剂的混合物)和TNT（2,4,6-三硝基苯），可直接被分散在指纹内（“直接”指纹）或沉积在基底物质上 (间接”指纹)进行检测，无需任何复杂的样品制备过程。而传统红外样品制备时通常会使用KBr，混合后在一定压力下进行薄片的压制。从光学显微照片2a中可以看出，薄片中KBr颗粒与RDX的混合是不均匀的，肉眼无法准确识别出目标物质RDX。为了定位混在KBr颗粒之间的易爆物，作者采集了单一波长1269 cm-1下的O-PTIR图像, 对应于RDX分子的C-N拉伸振动的显著红外吸收线(红色)，清晰显示了RDX分子在混合物中的分布情况。另外，类似于FTIR光谱技术，光热红外技术可以提供样品红外吸收带相对于波数[cm-1]的谱图函数信息。如图2c所示, 作者采集了C-4, RDX，PETN和TNT四种物质的O-PTIR图像和FTIR光谱，通过对比可知所有分析的光谱都包含易爆物自身的特征红外吸收峰，可以视为他们的“签名”。值得注意的是，尽管基于O-PTIR的非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统mIRage使用非接触(远场)，反射模式，其光谱质量仍然非常接近于透射测量模式下的FTIR吸收光谱，且红外吸收带强度和浓度之间遵照比尔定律成线性关系。图2. (a) Cassegrain显微物镜记录的混有RDX的KBr薄片的10倍放大光学图像，(b) O-PTIR激光反射(绿色)和在1269 cm-1波长下采集的单波数O-PTIR图像(红色)叠加后的照片, (c) 含有四种高爆炸物的参照物的FTIR（黑色）和O-PTIR（红色）谱图对比，（C-4, RDX, PETN 和 TNT）。单波数图像，又称为离散频率图像，已被广泛用于高倍率下样品感兴趣区域的定位。图3a展示了作者收集到的被PETN污染的指纹光学图像，该指纹沉积在桌面上，是通过使用粉末(Hi-Fi Silk Gray)显影， 胶带(Spex C-lifts)分离后获取到的。在该例子中，单波数的图像为1000×200点组成的矩阵(500×300 μm2),每一个单点都对应于该位置O-PTIR振幅的值(即与特定波数下（1003 cm-1和1473 cm-1，该点处材料的红外吸收和数量成正比)，换句话说，这些图像是所选波数下红外吸收强度的二维分布(吸收)图。图3. (a) 被易爆物PETN污染的指纹的光学照片，（b）指纹中五个不同位置收集的O-PTIR光谱与PETN的标准参考红外谱图的对比；(c, d)在同样的500 * 300平方英寸的面积下采集的单波数下O-PTIR图像，每像素约1毫秒，(c) 1003 cm-1和 (d) 1473 cm –1。综上所述，作者认为O-PTIR技术是一种分析具有挑战性样品的理想手段，如隐藏的指纹，提供隐藏在大量外源物质中的微小(亚微米)粒子的化学信息（如易爆物）且不需要复杂的样品制备过程。这些信息可以通过单波数红外成像和亚微米空间分辨率的红外光谱获得，后者使用目前的FTIR光谱显微镜是无法做到的（分辨率受限于红外波长，约10-20 μm）。另外，该分析手段非常简单快捷，无破坏性，且不需要基于接触的方法（例如ATR光谱技术），使得样品的完整性被完全的保持。特别指出的是，该技术的非破坏性非常重要，尤其是在法医领域，因为它可以允许同时使用其他技术对相同样本进行互补和比对分析，并作为法律证据。此外，随着技术的发展，O-PTIR现在可以与拉曼显微镜相结合，以提供真正的亚微米同步的红外拉曼测试，使得在一个仪器上通过一次测量即可进行互补和验证分析。 技术支持：Quantum Design中国结合红外光谱的应用和科技的需求，专注先进红外光谱技术的引进, 近期QD中国引进了美国PSC公司的非接触亚微米分辨红外&拉曼同步测量系统mIRage（图4）。它是全球科技创新R&D100大奖的获奖者，基于O-PTIR技术，克服了传统红外光谱仪空间分辨率受限于红外光波长的问题，将分辨率从原来的10-20微米提升到了0.5微米，并且可以实现同时、同样品区域、相同分辨率的红外光谱和拉曼光谱测试，测量过程更简单、便捷。目前该样机安装于Quantum Design中国北京实验室，更多的应用仍在不断开发和探索中，我们期待与您早日合作，共同进步！图4. Quantum Design中国北京mIRage样机实验室及仪器工程师合影 参考文献：[1] Agnieszka Banas et. al, Detection of High-Explosive Materials within Fingerprints by Means of Optical-Photothermal Infrared Spectromicroscopy. Anal. Chem. 2020, 92, 14, 9649–9657.产品信息：非接触式亚微米分辨红外拉曼同步测量系统：https://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C363244.htm

近日，大连化物所热化学研究组（DNL1903）史全研究员团队通过简单易行的合成策略，开发了一种具有高光热转换效率的石墨烯基复合相变材料。该复合相变材料具有优异的相变性能和光热转换能力，为大规模制备石墨烯基光热转化复合相变材料提供了新思路。　　石墨烯基复合相变材料能够解决相变材料相变过程中的泄漏问题，并具有优异的光吸收能力，在太阳能热转换和存储领域具有潜力。然而，目前石墨烯基复合相变材料的制备方法涉及多步过程，通常比较复杂、耗时且耗能，阻碍了其进一步的实际应用。针对此问题，史全团队通过一种简单而直接的一步法策略，将聚乙二醇相变材料原位填充到氧化石墨烯网络结构水凝胶中，构建出石墨烯基定型复合相变材料。该复合相变材料具有高的相变材料负载量（95wt%），经历1000个冷热循环后仍可保持稳定的相变焓值（162.8J/g），表现出优异的相变储热性能。此外，该材料还展现出色的光热转化能力，可快速将太阳能转化为热能储存于相变材料中，转化效率最高可达93.7%。　　相关研究以“One-step Synthesis of Graphene-based Composite Phase Change Materials with High Solar-thermal Conversion Efficiency”为题，发表在《化学工程杂志》（Chemical Engineering Journal）上。该工作的第一作者是大连化物所DNL1903硕士研究生李艳更。上述工作得到中科院洁净能源创新研究院-榆林学院联合基金、大连化物所创新基金等项目的支持。　　文章链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.132439

2008年10月21日，上海凯来实验设备有限公司成功地完成了清华大学BP清洁能源研发与教育中心的激光诱导击穿光谱仪(LIBS)的安装调试工作。目前这套Spectrolaser 4000 Target LIBS系统标配有532nm激光源，*能量为1064nm，300mj，4通道光谱仪，CCD检测器，内置图像2维扫描系统，将协助该中心进行煤炭领域的研究工作，最终目标将在煤矿，发电厂等企业实现在线快速分析，这标志着中国在煤炭的元素分析领域将掌握一种崭新的分析手段。 　　 清华大学BP清洁能源研发与教育中心的激光诱导击穿光谱仪(LIBS) 　　 LIBS应用专家讲解中 　　 激光源导出系统实验 　　 在大气环境中激发效果 　　 外置激光源空气中测试名片中元素含量的实验 　　 标煤(GBW111 O2i) 　　 标煤(GBW111 O2i)LIBS 图谱1 　　 标煤(GBW111 O2i)LIBS 图谱2 　　标煤(GBW111 O2i)结果显示，该样品煤中含有Si, Fe, N, Ti, C, Mg, Ba, Na, Sr, K, Ca, O、H、Al等多种元素，其中总S含量为33.51%(偏差为0.18%)，挥发性硫含量为24.92%(偏差为0.29%)，C含量为49.83%(偏差为0.35%)，H含量为2.98%(偏差为0.14%),N含量为0.90%(偏差为0.03%)，完全符合标准。 　　传统的煤分析方法不仅样品前处理复杂，实验操作步骤冗长，而且用户需要大量的经费用于购买不同的仪器和试剂。然而，利用LIBS进行煤炭分析，样品制备简单，用户仅需短短二十秒，即可轻松的从软件中准确读出样品的所有元素以及各元素的含量。因此，LIBS的出现大幅度提高了实验人员的工作效率，节约了成本。 　　煤炭分析背景资料 　　煤炭是我国国民经济发展的物质基础，煤炭企业生产的煤炭产品不仅要在数量上满足国民经济各物质生产部门的生产和人民群众的生活需要，而且也要在质量上满足不同用户的使用要求。 　　长期以来，我国煤炭供需关系总的来讲一直比较紧张，只要将煤炭从地下采出，销售就不成问题，这在一定程度上也淡化了人们的质量意识。但发展到今天，煤炭质量问题己引起越来越多用户的高度重视，对煤炭企业提出了严峻的挑战。从目前煤炭市场情况看，煤质不好，不仅价格较低，而且煤炭的利用率较低，浪费严重。据统计，我国煤炭平均利用率约在30%左右。一般来说煤炭燃烧时，煤质越差，热损失越多，热效率也就越低，耗煤数量也越多。如普通锅炉使用灰分为4O%的原料煤与使用灰分为90%的原料煤相比，热效率至少相差10%。可见，由于煤质不好或供煤品种的不对路，其浪费是惊人的。 　　同时，我国每年因燃煤而产生的硫的氧化物和氮的氧化物的总量在1000万t以上，这些有害的酸性气体排入大气后，在一定的条件下与雨水一起再降到地面。相当于从空中降下2000多万t强酸，对环境污染很大，特别是烟煤中所含苯并芘对人体危害*，其浓度每增加百万分之一，癌发率上升5%。由上可见，提高煤炭质量，不仅可以达到节约煤炭，降低用户生产成本的目的，而且有利于环境的保护，减轻煤炭利用对环境的污染。 　　为了严格控制煤炭的质量，1987年，国家标准局发布《煤质分析试验方法一般规定》(GB/T 483-1987)。其中包括：煤的元素分析方法 煤中碳和氢测定方法电量—重量法 煤中全硫的测定方法 煤中各种形态硫的测定方法 煤中磷的测定方法 煤中砷的测定方法 煤中氯的测定方法 煤中氟的测定方法 煤中锗的测定方法 煤中镓的测定方法 煤灰中钾、钠、铁、钙、镁、锰的测定方法(原子吸收分光光度法) 煤中铬、锡、铅的测定方法 煤中铀的测定方法 煤中钒的测定方法 煤中硒的测定方法 煤中汞的测定方法等等(详见GB/T 483-1987)。 　　传统的方法不仅样品前处理复杂，实验操作步骤冗长，而且用户需要大量的经费用于购买不同的仪器和试剂。然而，利用LIBS进行煤炭分析，样品制备简单，用户仅需短短二十秒，即可轻松的从软件中准确读出样品的所有元素以及各元素的含量。因此，LIBS的出现大幅度提高了实验人员的工作效率，节约了成本。 　　 实验室留影1 　　 技术交流会议合影留念 　　LIBS 技术背景介绍 　　激光诱导击穿光谱仪(LIBS)，无论是在样品制备、检测元素及分析时间上都明显优异于传统分析技术。其基本原理是使用高能量激光光源在分析材料表面形成高强度激光光斑(等离子体)，使样品激发而发光， 通过检测系统对激发光信号的分析从而对待测样品元素进行定性和定量分析。 　　早在1961年，相关技术的论文已发表在了Brech上，但由于当时的激光发射器造价较高，实际生产的应用并不多见。随着激光发射器的商业化，LIBS已经逐渐应用在各行各业：环境：土壤，微粒，沉积物 材料分析：金属，矿渣，塑料，玻璃、煤炭 法医和生物医学：牙齿，骨头 计量学：硅晶片，半导体材料 生物学研究：植物，谷物 国防和军事：爆破，生化武器 艺术品修复和保存：颜料 宝石学和冶金术：贵金属，宝石。 　　上海凯来拥有一支理论知识扎实和实践经验丰富的团队，秉承着为客户提供完善技术服务的理念，与清华大学BP清洁能源研发与教育中心合作开发LIBS在煤炭领域中的应用。此次合作也对LIBS技术的肯定，欢迎任何对此技术方法感兴趣的分析工作者一起探讨，同时我们可以提供测试服务。相信在不久的将来，LIBS将具有广阔的市场前景。

CEL-OPTH-Ⅰ高温光热催化反应系统（光热协同） CEL-OPTH高温光热催化反应系统（光热协同），在光热协同的作用下，实现催化新材料的合成与光热催化活性的表征。系统由高温反应炉、石英反应管、法兰接头、氙灯光源、导光柱、滑动平台等部分组成，该系统的优势是在高温加热过程中，上方氙灯光源产生的光可通过导光柱由外向内导入石英反应管并照射到反应样品上，实现了光热催化协同作用。材料合成，高温加热（最高1000℃）的同时加入光源，提高催化剂材料的产率、改变材料的形貌特征、提高材料的各种催化性能。材料表征，评价光热协同情况下催化剂材料的活性。CEL-OPTH高温光热催化反应系统（光热协同），主要应用于半导体材料的合成烧结、催化剂材料的制备、材料的活性评价、光解水制氢、光解水制氧、二氧化碳还原、气相光催化、甲醛气体的光催化降解、VOCs、NOx、SOx、固氮等领域。CEL-OPTH高温光热催化反应系统的特点：高温光热催化反应系统实现高温过程中光催化反应体系，常温～1000℃（连续可调、程序升温）；可以让紫外光、可见光、红外光等光源照射到催化剂材料的表面，实现光热协同；光热催化反应器采用高透光石英玻璃管，内含石英专用样品台；可以实现气氛保护、抽取真空、PECVD、多种气体流量控制等功能；系统采用滑动可平移的滑动结构，可以随时调整样品位置，实现快速加热或快速冷却；采取模块化设计，光源、高温反应炉、高温石英反应器、高真空、PECVD等，可根据情况任意更换。可根据用户需求，特殊定制，生产周期短、效率高。 光热协同系统技术参数 CEL-OPTH-Ⅰ高温光热催化反应系统（光热协同）序号技术参数1加热功率1.2KW（220V、50Hz）2炉体隔热风冷隔热3控温范围常温~1000℃（±1℃），最高1200℃；4加热/冷却加热≤30℃/min氙灯光源系统（含滤光片）

在过去的十年里，红外（IR）光谱已被广泛应用于哺乳动物组织中的胶原蛋白研究。对有序胶原蛋白光谱的更好理解将有助于评估受损胶原蛋白和疤痕组织等疾病。因此，利用偏振红外光研究胶原蛋白（I型胶原和II型胶原）的层状结构和径向对称性逐渐成为研究热点。目前，基于焦平面阵列检测器的偏振远场（FF）傅立叶变换红外（FTIR）成像、偏振远场（FF）、光学光热红外（O-PTIR）以及散射型扫描近场光学显微镜（s-SNOM）的纳米红外技术在胶原蛋白领域得到广泛应用。偏振远场（FF）方法可应用于完整肌腱的截面，其纤维平行且垂直于偏振光排列。光学光热IR红外（O-PTIR）和纳米傅立叶变换红外（nano-FTIR）方法则应用于直径为100~500 nm的原纤维，在生物聚合物上共同实现互相印证和互补的结果。 通常，I型胶原蛋白在偏振红外光下反应不同。采用基于焦平面阵列（FPA）检测的远场傅里叶变换IR（FF-FTIR）对其进行成像时，受制于蛋白质酰胺I和II的红外特征峰吸收带的波长（~7 μm）的分辨率限，难以获取高质量的成像结果。而采用散射型扫描近场光学显微镜（s-SNOM）方法的纳米FTIR（nano-FTIR）光谱技术，可以获得空间分辨率约为20nm的红外光谱，解决了受限于IR辐射波长的限制（通常5-10 μm）。此外，采用光学光热红外技术（O-PTIR）成像和光谱学的方法，也可以摆脱红外波长的限制，实现亚微米（500nm）的空间分辨率，为完整组织和原纤维胶原蛋白的研究打开了一个新窗口。 近期，在Kathleen M. Gough等人的研究中[1]，作者采用基于光学光热红外（O-PTIR）技术的PSC非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统 mIRage对样品～500 nm单点区域收集振动光谱，如图1所示。该光学光热红外（O-PTIR）技术的工作原理是光热检测，其中红外量子联激光器（QCL）激发样品在1800–800 cm-1光谱范围内的分子振动。产生的光热效应通过短波长探测激光器检测。图2A-B中的光谱表明，固有的激光偏振所获得的高对比度所产生的光谱与使用FTIR焦平面阵列和偏振器组合进行的光谱测试近乎一致。并且对于安装在玻璃显微镜的不同载玻片，样品均获得了具有良好SNR的高质量光谱。图1. 完整肌腱的光学光热IR（O-PTIR）光谱，?500 nm测量点。（A）利用线性偏振量子联激光器（QCL）从CaF2窗口在平行和垂直两个不同方向上获得光谱。插入的可视图像显示了6个采谱位置；比例尺= 70 μm。（B）对比从CaF2（部）和玻璃（底部）载玻片在线性偏振QCL的平行和垂直方向上获得的光谱。 光学光热红外（O-PTIR）技术可以通过在载物台上轻易地旋转样品来测试平行和垂直于红外激光偏振方向的光谱。并利用光学光热红外（O-PTIR）技术在几个单一频率下对原纤维成像，以获得表观物理宽度的确定性估计。如图2右侧所示，在垂直方向上， 1655 cm-1处记录的单波长图像的红黄带表明该原纤维的宽度不超过500 nm。该尺寸将目标物标定为真正的原纤维，并且可与红外s-SNOM实验中检测到的300 nm原纤维相当。光学光热红外（O-PTIR）技术与nano-FTIR的测试结果相互印证，反映了“原纤维”宽度的标准范围。此外作者观察到，来自原纤维的酰胺I和II谱带比完整肌腱的窄，并且相对强度和谱带形状都发生了变化。这些光谱反映出在偏振红外光下正常I型胶原纤维的更多有用信息，并可作为研究胶原组织的基准。图2. 从CaF2窗口利用O-PTIR测试控制肌腱原纤维获得的光谱。用平行于激光偏振的原纤维获得的光谱（红色）；蓝色是垂直方向上的光谱。右侧是在垂直方向基于1655 cm-1的单波长图像。正方形表示光谱采集位置。比例尺= 1 μm。 与基于焦平面阵列检测器的偏振远场傅立叶变换红外（FF-FTIR）光谱相比，光学光热红外（O-PTIR）具有更高的空间分辨率，且可提供单波长光谱。使用FF-FTIR FPA探测往往包括其他非胶原材料。同时，光学光热红外（O-PTIR）还可以提供偏振平行于原纤维取向的原纤维光谱。这也是光学光热红外（O-PTIR）和纳米FTIR光谱对直径为100~500 nm的胶原原纤维给出证实性和互补性结果的次证明。综上所述，这些结果为进一步研究生物样品中的胶原蛋白提供了广阔的基础。 参考文献：[1]. Gorkem Bakir, Benoit E. Girouard, Richard Wiens, Stefan Mastel, Eoghan Dillon, Mustafa Kansiz, Kathleen M. Gough, Molecules 2020, 25, 4295 doi:10.3390/molecules25184295.

我司基于多年来在半导体激光器(LD)照射光源的开发、生产和销售方面积累的经验，就各种用途优化激光输出和光斑直径等，开发出共5种的激光加热系列产品，以满足不同激光加工用途。用户可根据激光在树脂焊接和粘合剂热固化等应用场景，选择最佳的产品组合。此外，由于激光热加工相比传统工艺的加工效率更高，对环境影响更小，该产品系列将有助于减少碳排放和社会的可持续发展。关于产品本产品将于12月1日（星期三）面向国内外电子设备制造商和汽车零部件制造商销售。 该产品将于12月8日（星期三）至10日（星期五）在千叶市美滨区 Makuhari Messe 举行的日本最大的光与激光技术综合展览“第21届光与激光技术展览”上展出，包括加工样品。本产品由LD照射光源、激光传输光纤和照射单元组成，可根据激光热加工的不同用途进行优化配置，全系列共5种激光加热系统。 我司开发、生产和销售的LD照明光源广发应用在热加工，如激光焊接、树脂焊接、粘合剂热固化、干燥和淬火等领域。其中LD照明光源采用滨松独有的光学设计技术，激光输出均匀分布并照射在目标物表面，使加热均匀，加工质量提高。产品通过用1根光纤进行加工和测量，获取激光照射各处的温度信息，以实现对加工品质的精密控制。LD照射光源和可选配置示例激光热加工根据不同用途，其最佳加工条件也是不一样的。 我们从以往300多个模式组合中选择了光源、可选的光纤和照射单元，此次还凭借在开发、生产和销售LD辐照光源十多年来积累的经验，针对激光焊接、树脂焊接和粘合剂热固化等不同应用场景，以优化配置后的5种激光加热系统系列予以销售。因此，针对精细智能手机部件的焊接、汽车部件的树脂焊接、以及用于不同材料的粘合剂热固化等，客户可以根据激光热加工的不同用途，轻松选择适用于自己的产品组合。同时，组合产品系列比单一的设备购买成本要低，能达到降低成本的目的。此外，与传统的烙铁、超声波焊接机和加热炉相比，激光热加工的加工效率更高，对环境的影响更小，使用本产品将有助于实现减少碳排放和社会的可持续发展。本产品也可满足激光光斑直径等各种条件的定制要求。未来，针对金属纳米油墨的烧结等应用，我们将继续致力于推进更高功率的激光加热系统的产品化，敬请期待。本产品应用场景开发背景近年来，由于LD的高功率和低成本，人们对激光热加工的期望越来越高，但由于激光加工是一种相对比较新的技术，大家对加工的可靠性和质量控制有所担忧，因此该项技术并没有得到很好的推广。在这种情况下，我们一直在开发、生产和销售照射均匀，并可以精密控制加工质量的LD照射光源，但我们面临的难题是，如何选择匹配应用的最佳光源和其选项。主要规格

2021年3月3日，由北京海光仪器有限公司牵头的国家重点研发计划重大科学仪器设备开发重点专项“高精度光热电位分析仪开发及应用示范”项目中期验收会在海光公司总部成功召开。本次验收会由中科院沈阳科学仪器股份有限公司雷震霖研究员担任专家组组长并主持会议。　　　　会上，国家科学技术部高技术研究发展中心刘进长研究员为会议致辞，专家组听取了项目各课题负责人中期进度、财务使用等情况的汇报，审阅了《项目中期执行情况报告》的相关材料，现场考察了项目研发情况，对有关问题进行了质询，对经费管理进行详细解说，对后续的研究工作提出了学术性建议，督促项目及课题负责人进一步落实相关责任，推动项目的顺利实施和研发目标的实现。　　　　本项目针对市场上各行业检验检测对高通量、全自动、高精度光热电位分析仪的需求，采用阵列 LED 光源、硅光电器件检测，动态扣除背景光干扰算法 开放式液接界技术、单螺旋结构外参比电极 热敏电阻和铂电阻同时测温，低温漂信号采集、放大和转换电路 差动螺旋传动技术、低阻尼精密多级角动量、单向控流技术，攻克明场光度测量、高分辨率温度测量、高精度馈液及多相电化学传感技术，研制出集光度、电位和温度三种测量方式为一体的多通道全自动电化学分析仪，满足各行业检验检测的更高需求，弥补国内在高精度光热电位分析仪领域的空白。　　北京海光仪器有限公司、北京先驱威锋技术开发公司、中国科学院大连化学物理研究所、上海罗素科技有限公司、北京市理化分析测试中心、中国科学院青岛生物能源与过程研究所共6家项目合作单位共20余人参与了本次验收。