手持拉曼鉴定仪

p 　　拉曼光谱可以高灵敏度分析化学物质的结构和组成，具有非接触、非侵入性和无损性，无需样品制备(或者只需简单样品制备)等特点。随着仪器开发和分析方法等方面的突破，如荧光校正技术等，拉曼光谱得到越来越广泛的应用，包括医疗诊断、药物分析、假冒药品鉴定、爆炸物探测、文物检测等多个领域。 /p p 　　近年来，发展高效和易于使用的小型便携式或手持式拉曼系统是拉曼光谱一个很重要的发展方向。大多数这样的手持系统能够直接分析容器和包装袋中的样品，不需要任何样品制备，同时也避免了对化学物质的接触。 /p p 　　目前，市场上已经有来自于10多个生产厂家的20多款商品化的手持式拉曼分析仪。 /p p strong 　　研究目的 /strong /p p 　　那么，选择一款适合的手持拉曼光谱仪需要考虑哪些关键因素?本文的一个重要目的就是给出半理论、半经验的注意事项，帮助用户选择一款最适合其应用的手持式拉曼光谱仪，表1和图1对性能比较进行了汇总： /p p style=" text-align: center " img title=" 01.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201608/insimg/58d2f13c-6ae5-4360-aa2c-ebdd18a9d344.jpg" / /p p style=" text-align: center " img title=" 02.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201608/insimg/8a04e27c-774c-4267-9ec9-40513f8fc7e7.jpg" / /p p style=" text-align: center " 图1: 532nm、785 nm、1064 nm手持式拉曼仪性能对比(单位激光功率)：(a)光学透过率(b)纯分析物 (c)分析物在水中 (d)分析物在乙醇中。 /p p 　　手持拉曼的激发波长很大程度上决定了拉曼信号的强度(分析速度和精度)。此外，还会影响到光学元件的效率和相关检测器的量子效率 (CCD、InGaAs)以及光谱分辨率等。目前，大多数商品化的手持拉曼光谱仪采用785nm或1064 nm的激发。只有少数最近生产的手持式拉曼系统使用其他激发波长，包括532nm。 /p p 　　此外，本文还通过实验特别介绍了使用532 nm激光的手持式拉曼分析仪在假药检测以及爆炸物检测方面的性能表现(与785、1064 nm进行对比)。 /p p strong 　　532nm，785nm，1064nm，哪个更适合手持拉曼? /strong /p p 　　虽然多个商业化激光在技术上可以满足给定的应用，但对于一个特定的应用来说，通常只有一个可以提供最好的解决方案。所以选择最佳激发波长时要考虑多方面的因素:每个激发波长对应的分析速度和准确度、样品的荧光背景、样本基质的透明度(容器壁、溶剂、被测物)等等。 /p p 　　在分析速度和准确度方面，532nm激光得到的拉曼信号强度(单位激光强度)是785nm或者1064nm的5-16倍，这是因为拉曼强度与激发波长的四次方成反比：IRaman≈(1/λEx) sup 4 /sup 。此外,在532nm处，先进的光探测器和光学器件具有更高的量子效率(与785和1064 nm相比)，可以进一步提高拉曼信噪比。 /p p 　　相比之下，在降低荧光背景方面，1064nm是首选。然而，1064nm在分析速度方面比532nm、785 nm系统(单位激光功率)分别慢16倍和3倍。因此，1064nm激光适合具有非常强烈荧光的样品，其他情况下，785nm，特别是532 nm的激光可以提供更快的分析。 /p p 　　为了考察样品基质对拉曼信号的影响。图1a给出了几个典型样本的透射情况：透明玻璃 (实验室小瓶或一般瓶子)、琥珀玻璃(小瓶或一般瓶子)、透明塑料(培养皿、塑料瓶、证据袋或罩板包装)、仿琥珀塑料 (医疗处方瓶)、水和乙醇等。 /p p 　　根据图1a的数据，图1b-d给出了几种典型分析得到的相对拉曼强度 (归一化到532nm)：纯被分析物，以及处于一系列不同容器中的被分析物(图1b) 分析物在水溶液中，以及处于不同容器中的情况(图1c) 分析物在乙醇溶液中，以及处于不同容器中的情况(图1d)。图1表明532nm的拉曼信号强度比其他情况要高出25-1600%。 /p p 　　表1对图1中的数据进行了进一步的总结，通过比较发现，在9类不同条件的样品中，有7类使用532nm激发时的效果明显优于785和1064 nm，这其中包括不发荧光和弱荧光样品、一部分中等荧光样品 通过最常见的玻璃和塑料容器（包括琥珀）进行测量的样品 以及水溶液和大多数有机溶剂中分析物的检测和定量分析。 /p p strong 　　实验 /strong /p p 　　所有样品分析均使用RamTest手持式拉曼 (BioTools,Inc .) 激光：532 nm 光谱范围120-4000cm-1 光谱分辨率~4 cm-1。 /p p 　　所有测试都是在自动模式下运行，所有测量参数自动调整以优化信噪比，减少荧光，剩余的荧光背景(如果存在)自动扣除。 /p p 　 strong 　(1)手持式拉曼用于假冒生物制剂检测（532nm激光） /strong /p p 　　532 nm手持式拉曼最有前途的一个新应用就是对假冒生物制剂的检测。532 nm手持系统的优越性能包括：更强的拉曼信号，水对532nm激光更低的吸收 (图1)。这两个因素的结合使532nm手持式拉曼光谱在水溶液中各种肽或蛋白质的定量分析方面具有无与伦比的能力。 /p p style=" text-align: center " img title=" 03.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201608/insimg/58ccff40-3691-4d59-beed-4c7f9d828c15.jpg" / /p p style=" text-align: center " 图2:手持式拉曼(532 nm)对两种畅销生物制剂的检测：(a)生物制剂1 (b)生物制剂2。绿色：原药 红色：假药 黑色：缓冲或安慰剂。 /p p 　　所有案例都使用自动取样的方法，不需要很多的拉曼知识。结果显示，532nm手持式拉曼可以快速、简单、明确的鉴别原药和假冒药。同时结果也证明，532nm手持式拉曼可以为制药公司、药房等提供强大的、低成本的解决方案。 /p p 　　 strong (2)手持拉曼用于爆炸物的检测（ /strong strong 532nm激光） /strong /p p 　　全球恐怖主义数据库的数据表明, 过去十年使用爆炸装置进行恐怖袭击的数量大大增加，包括便携式拉曼等很多分析方法都被开发用来进行爆炸物以及前体和分解产物的检测。 /p p style=" text-align: left " 　　图3显示：532nm手持式拉曼可以对炸药进行快速、可靠和安全的检测、鉴定和定量分析。值得注意的是，实验中的一些炸药或前体曾被认为具有“强烈荧光”(如二硝基萘)或使用手持式拉曼“很难检测” (如环三亚甲基三硝胺(RDX)、氨和硝酸铵)。 /p p style=" text-align: center " img title=" 04.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201608/insimg/798cad8d-8547-4406-8e46-2548317506a1.jpg" / /p p style=" text-align: center " 图3: 利用532nm手持式拉曼得到的爆炸物的光谱:(a)粉末状爆炸物 (b)液体爆炸物前体 (c)过氧化氢水溶液 (d)过氧化氢自动定量分析(3200-3400 cm sup -1 /sup OH-s water) (c)中放大的插图为~874 cm sup –1 /sup OO-s H sub 2 /sub O sub 2 /sub 。 /p p 　　应该注意的是，532nm激发可以在1-5s内可靠的识别和检测上述所有物质，而且与785和1064nm相比，532nm得到的拉曼信号更强。 /p p 　　相比785nm和1064nm ，532 nm的激光具有更强的散射，同时手持式拉曼系统具有更宽的光谱范围的100-4000cm-1, 更好的光谱分辨率：4-6cm-1。如此宽的光谱范围也为手持式拉曼拓展了一些新的应用，包括水溶液中分析物的自动定量。图3d直接显示了水溶液中过氧化氢的自动定量，低至& lt 0.1%。 /p p strong 　　结论 /strong /p p 　　分析结果表明，作为手持拉曼的一个极具吸引力的选择，532 nm激发应该被重新审视，其优势包括：仪器成本降低两倍，很多实际应用分析速度提高5-16倍， 激光功率降低 (实现炸药的安全检测，减少激光安全问题和激光诱导的样本退化，延长电池连续操作时间)，进行水和大多数有机溶剂中被分析物检测时性能优越，能够通过各种各样的玻璃和塑料容器(包括琥珀)进行分析, 光谱范围和光谱分辨率得到改善，同时也改善了光谱检测限，提高了分析精度。 /p p 　　因此，532 nm手持式拉曼光谱可以显著改善很大一部分实际应用，并扩展新的应用领域。适合的应用包括但不限于假冒生物制剂、炸药的快速检测、复杂混合物单个成分的识别、水溶液中分析物的自动定量、在水或有机溶剂中稀释的被分析物检测，以及之前一些使用手持式拉曼认为“很难检测”的多个化合物等。 /p p style=" text-align: right " 　　(作者：Aleksandr V. Mikhonin, Susan Hodi, Laurence A. Nafie, Rina K. Dukor) br/ /p

p 　　近几年，多份研究报告显示，拉曼光谱仪已经成为分子光谱领域最活跃的仪器类别之一，特别是手持/便携仪器的增长趋势非常明显。 a title=" " href=" http://www.instrument.com.cn/news/20170828/227679.shtml" target=" _blank" 日前，Technavio发布的全球拉曼光谱市场研究报告显示，2017到2021年之间全球拉曼光谱市场的复合年增长率超过7%。其中，Technavio的首席分析师Sunil Kumar Singh强调道，“拉曼光谱是市场上最广泛采用的光谱技术之一，随着新兴国家对手持和便携式拉曼光谱仪需求的不断增加，以及政府对所有行业检测的激励，该市场也将会进一步增长。” /a /p p 　　手持/便携拉曼光谱仪已然成为当今的热点，在仪器信息网上半年的盘点稿件中，11台申报仪器信息网新品的拉曼光谱仪，3台进口，6台国产，而且清一色全是手持/便携产品，趋势非常明显，特别是国产拉曼企业表现的非常积极。 /p p 　　日前，国产手持拉曼再添一员! a title=" " href=" http://www.instrument.com.cn/netshow/sh100651/C274518.htm" target=" _blank" 天津港东科技推出手持拉曼光谱仪新品LRS-6! /a /p p style=" text-align: center " a title=" " href=" http://www.instrument.com.cn/netshow/sh100651/C274518.htm" target=" _blank" img title=" c7e7959f-bc7b-40c7-83b8-a0a88762d559_jpg!w280x280.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/0ce2ee50-7c7a-45f7-855b-d97bb603a9bf.jpg" / /a /p p 　　LRS-6是一款通用型手持式拉曼光谱仪，产品以适应非专业人员使用为设计出发点，检测速度快、检测精度高、使用简便。产品支持图谱库的快速建立，适合在工厂、实验室、仓库、码头或野外等多种环境下进行物质的快速无损鉴定和验证。 /p p strong 　　产品特点： /strong /p p 　　快速检测，无需对样品进行预处理：20秒内即可完成定性检测，1分钟内即可完成半定量检测； /p p 　　无损检测：可以透过各种透明/半透明包装塑料和玻璃容器快速、方便地进行原辅料鉴别，对液体和粉末进行原位测量； /p p 　　可扩展性：可通过选配高性能SERS(表面增强拉曼散射)基板检测痕量物质； /p p 　　客户可DIY自主数据库：客户可根据自己的需求，快速灵活的自主制定数据库，对于检测样品相对固定的客户，可避免固定数据库的高昂费用，有效降低使用成本； /p p 　　软件易用性：友好的用户界面，使得专业人员和非专业人员都可以轻松操作； /p p 　　便携性：体积小巧，单手即可进行操作。 /p p 　　技术指标如下： /p p style=" text-align: center " img width=" 500" height=" 417" title=" QQ截图20170829163502.jpg" style=" width: 500px height: 417px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/7284fe56-3dc6-48cf-a0b8-72ed690373b1.jpg" border=" 0" vspace=" 0" hspace=" 0" / /p p 　 strong 　应用领域： /strong /p p 　　制药、化工等行业原辅料快速检验以及行业过程控制检验； /p p 　　危险品、爆炸物、毒品及其他物质现场鉴定； /p p 　　果蔬农残、食品非法添加剂鉴定； /p p 　　样品无损防伪鉴定。 /p p & nbsp /p

[导读]除了专注于现有的产品及相关市场外，奥谱天成也在积极开发新的技术，其中第四代手持式拉曼光谱产品就是公司向新技术领域迈的关键一步，各种专用型手持式拉曼光谱仪会随着市场的需求相继研发发布。作为分子光谱领域最为活跃的仪器类别之一，拉曼光谱仪已经成为科学仪器行业的关注焦点之一，市场争夺也日益激烈，特别是在便携/手持拉曼仪器表现得尤其明显，不仅有“遍地开花”的新公司新产品，还有“花样翻新”的各种应用，同时其应用领域以及应用单位的类型也在不断的拓展。 鉴于便携/手持拉曼光谱仪器如此蓬勃的发展态势，一些仪器公司也开始转变战略，进行行业专用型仪器的开发。奥谱天成也在行业的大波浪下，翻滚前行着，找着最适合自己的路，研发最适合市场的产品。 为了响应市场的号召，奥谱天成推出第四代手持拉曼光谱仪ATR6500。ATR6500是奥谱天成最新发布的手持式拉曼光谱仪。与智能手机大小相差无几的ATR6500重量仅450g，实现了真正意义上的单手操作，数秒内即可获得高准确度的分析结果。是目前市面上为数不多的测量速度最快、设计最小巧的拉曼光谱仪。 媒体：ATR6500的市场定位？奥谱天成：ATR6500主要面向企业客户，例如安保、液体、食品安全、珠宝、塑料米、药品检测等。操作的方式相比以往的产品和行业内的其他产品将更加简便和易上手性。让一些非专业的人员都能通俗易懂。媒体：ATR6500跟市面上现有产品相比，有什么优势？专利技术？奥谱天成: ATR6500是首款无光纤的光谱仪，探头直接与仪器进行连接，拉曼信号不会被光纤所损耗，同样的测试条件下，信号会更强，也就是说，检测的时间将被大幅度缩短。此外，这次的机身重量仅450g，跟手持一部手机的重量相近，更容易携带和适应野外环境。可以携带前往更加偏僻，更加狭小的环境进行检测。媒体: 从整个行业来分析ATR6500都有应用突破?奥谱天成:最主要的还是前面提到的无光纤衔接。提升了拉曼信号，也使得可以检测一些拉曼信号更弱的物质。同时对于一些比较容易灼烧的物质，由于大幅度缩短的检测时间，也使得这些物质检测变得可能。媒体: ATR6500适用于哪些领域?奥谱天成:公安、海关、食品安全、制药、珠宝、塑料、保健品，化妆品领域都能应用。