手持式植物冠层仪

为了更好地帮助仪器用户通过此次财政贴息贷款选购适合的仪器设备，仪器信息网联合多家优质仪器厂商上线了专门的仪器展示专题，提升用户选购仪器的效率；同时面向广大仪器厂商发起征稿活动，仪器厂商可围绕“2000亿贴息贷款政策下，如何助力快速选型采购”这一主题进行原创稿件创作（字数1000字左右），稿件一经采用将发布在仪器信息网上并收录到相关专题中。专题链接：https://www.instrument.com.cn/topic/txdk2022.html近期，2000亿贴息贷款政策正进行的如火如荼，高校和相关企业都在加紧申报购买需要的仪器设备。金属材料，作为目前工业中使用量最大的材料种类，一直就是科研攻关的热点领域，同时，相关企业生产也离不开金属材料的检测分析。为了帮助高校和相关企业更好更快的选择心仪的仪器设备，朗铎科技特别推出了此文章，希望对金属材料及涂层相关的高校和生产企业提供一定的帮助。对于生产企业来说，为保障产品的可靠性和生产过程中的和安全性，用于制造质量保证和控制的金属合金验证十分重要。从金属生产到服务中心和分销商，从组件制造到最终产品组装——材料混淆的可能性非常大，可追溯性的需求现在是重中之重。对于生产企业金属材料检测可以采用的检测方式有很多，如原子吸收光谱法（AAS）、滴定法、电感耦合等离子体光谱法（ICP）等，但这些方法都无法做到无损检测，而且检测周期长，无法对来料进行全部检测，这时候X射线荧光光谱法（XRF）就可以大展拳脚！XRF的优势在于无损、快速、准确，可以对所有来料进行快速筛查，对生产过程中的质量进行实时监控，是相关金属企业的必备工具，其中手持式XRF使用最为广泛，它方便携带，且可以检测成品及一些不好触及的位置，已经成为一些企业的必备仪器。手持式XRF分析仪可在多个领域进行材料检查：1. 过程物料识别——管道系统和其他工艺组件的例行检查，以确保加工流中不存在不相容合金（Retro PMI）2.维护和制造相关的材料标识——确保在施工和维护程序（新管道、阀门等）期间不会将不相容的合金插入工艺流中。3. 来料 QA/QC——确保您收到的材料与订单相符4. 出货 QA/QC——对客户进行最终检验和认证装运5.库存管理与恢复——确保材料的隔离受到控制，也可协助回收“丢失”的材料以正确地重新放入供应链除上述合金材料外，金属涂层工艺在金属制造中也非常普遍，其工艺可用于装饰目的或增强金属制品表面的物理或化学性能。金属镀层可用于增强金属的耐蚀性、耐磨性、耐热性、导电性、附着力、可焊性和润滑性。涂层过厚会显着增加制造成本，而涂层过薄会导致产品失效。为了避免这些可能，控制涂层重量或涂层厚度在金属表面处理、制造、汽车和航空航天工业中至关重要，以确保组件具有正确的特性并同时优化生产成本。过去，XRF分析技术一直用于固定式或台式仪器测量涂层厚度。但是，必须将样品放入分析仪样品仓内或靠近分析仪样品仓以便使用固定式 XRF 方法进行分析，这使得在不切割样品的情况下测量大型和重型零件上的涂层厚度变得不切实际。现在，使用手持式 XRF 分析仪可以克服这一限制，手持式XRF涂层测厚分析技术俨然成为一种成熟的金属和合金鉴定技术。朗铎科技 Niton XL2、XL3 和 XL5 系列由朗铎科技代理的赛默飞世尔 Niton XRF 分析仪（全国总代理）可在几秒钟内提供合金等级鉴定和化学分析。它们被用于制造车间、铸造厂、服务中心和石化精炼厂，以验证来料合金、恢复丢失的材料可追溯性并确认成品——所有这些都是无损完成的。朗铎科技的客户已经确定他们不能再依赖工厂测试报告 (MTR)，而是亲自动手来确认材料成分的全检。 从低合金钢到不锈钢再到超级合金，从钛合金到稀有元素——Niton 合金分析仪为您提供无法从一张纸上获得的材料可靠性信心。从最简单的到最复杂的涂层样品，Niton 手持式XRF分析仪涂层模式均可满足分析要求，并提供准确的结果。用 Niton 手持式XRF分析仪进行涂层分析的操作界面简单直观，用户可根据 AISI/ASTM、DIN 或 GB 标准选择涂层类型，并使用元素列表或可用合金库输入涂层和基材的组成即可使用，近乎“开箱即用”无过多调整及设置。为确保满足客户的涂层规格，需要在生产前、在线或最终产品 检验期间进行质量控制。Niton XRF 分析仪帮助操作员: • 通过测量金属等级和成分，确保收到的货物与采购订单相符 • 通过最小化生产错误降低生产成本- 涂层太薄Niton XRF 分析仪可能导致耐腐蚀性差、保修成本高和 / 或产品故障 - 涂层太厚会增加生产成本- 无损分析意味着不需要切割或损坏高价值产品 • 通过多次测量和自动平均，确保整个产品的涂层一致，从而提高质量 • 提供更快的运行速度，立即产生结果，无需样品制备(与统计取样和实验室分析相比，后者耗时) • 通过简单的报表生成工具生成质量报告和证书 • 创建从进货检验到产品出厂的产品审计跟踪 • 遵守国际方法 ISO 3497 和 ASTM B568，实现安全生产 无论是在现场还是在车间，Niton XRF 分析仪都能使您随时应对最具挑战的工业环境，操作人员可检测各种材料，满足不同分析需求。识别纯金属和合金，检测杂质元素或获取涂镀层数据，真正实现多应用合一—— Niton XRF分析仪随时应对各种分析挑战。 除了金属材料检测和涂层快速无损检测外，朗铎科技 Niton XRF 分析仪还可以应用于石油化工、能源电力、汽车制造、地质地矿、文博考古等领域。感兴趣的老师欢迎联系朗铎科技，点击进入朗铎科技展位（https://www.instrument.com.cn/netshow/SH103331/），了解更多信息。

在刚刚落下帷幕的第十二届中国国际科学仪器及实验室装备展览会（CISILE 2014）上，我们赛默飞世尔科技的手持式拉曼和红外光谱仪参加了由清华大学分析测试中心孙素琴教授组织的“科学仪器走进百姓生活”现场用户体验活动。此活动的目的旨在向社会宣传科学仪器如何影响老百姓的日常生活，其中使用我们的手持式拉曼光谱仪（FirstDefenderRM）和手持式红外光谱仪（TruDefenderFT/FTX）对食品、药品等家用商品进行快速定性分析，而且设备的小巧和便携性都给现场用户留下了深刻的印象。 图1 活动现场 现场采用TruDefender FT分析蜂蜜，设备仅需要不到一分钟就完成扫描并直接给出谱图解析结果是果糖和淀粉的混合物，果糖应该是蜂蜜中的主要成分，但是淀粉说明此蜂蜜可能添加淀粉。 图2 蜂蜜分析结果 现场还分析了鸡蛋的成分，现场将鸡蛋搅拌并离心，然后采用TruDefender FT进行分析，得到的结果鸡蛋中的成分中包括水分和油脂类物质。 图3 鸡蛋的分析结果 此外还分析了枸杞，花生仁，西红柿果皮和果肉的成分，百合叶等日常生活中常见的食品，基于手持红外丰富的数据库和谱图解析功能，TruDefender能够很快的对物质的主要成分进行定性，不需要用户对谱图进行解析，犹如一个光谱分析专家在身边，而且手持的红外和拉曼设备不需要试剂和耗材，操作简单，可以说是现场检测设备的利器。其中分析一个百合的叶子，得到其中的成分含有低密度聚乙烯，原来在植物叶子的表面都含有天然的保护层，这个测试使现场的观众感受到了手持红外的强大分析功能。图4 枸杞分析结果 图5 花生仁分析结果 图6 西红柿果肉分析结果 图7 百合叶分析结果

导读 高光谱成像传感器是近几年研究用于监测不同环境中农作物和植被的有效工具。植物的生理学，形态学或生物化学信息可以通过非接触的方式以及不同尺度下评估。例如，利用高光谱传感器用于植物表型分析或农业中的生理胁迫研究。截至目前，市面上有各种非成像和成像高光谱传感器可供选择，这些仪器进行测量的过程相当复杂。因此，现代化检测及研究中对易于用户操作的高光谱传感器的需求日益增加。芬兰新发布的一款新型小型手持式智能型高光谱相机——SPECIM IQ，就是基于用户的现代化便携操作而设计的。SPECIM IQ的机身小巧轻便，只有1.3kg，实现轻松手持操作；同时在相机中直接集成了操作控制系统，通过相机自带的触摸屏就可实时实现基本数据的采集和分析过程（如预处理和分类例程），实现智能化操作。便携手持、现场实时快速检测、全自动智能分析、高质量数据，相信 SPECIM IQ 如此多的现代化特征会让您的高光谱研究更加得心应手！以下我们将SPECIM IQ采集的高光谱数据与已经十分成熟高光谱成像仪技术SPECIM V10E 进行定性对比，发现SPECIM IQ便携手持的设计并未影响到相机的数据准确性，一致地获得了高质量高光谱数据。同时，手持智能型SPECIM IQ还可以实现对植物表型的鉴定以及病害研究检测等，在植物科学研究及其他领域具有无限可能。1、手持智能型高光谱相机SPECIM IQ与SPECIM V10E的定性对比 通过与性能的SPECIM V10E相机对比，我们评估了新型SPECIM IQ的成像质量。SPECIM V10E在推扫式高光谱相机领域是一款具有代表性且广受好评的产品，与SPECIM IQ具有相同的光谱范围（400-1000nm）。在实验过程中，通过采用4倍的光谱合并，达到与SPECIM IQ相似的光谱采集，共有211个波段，每行数据具有1600个像素。研究人员利用两款设备分别在室内（卤素灯光源）和室外（自然光光源）对具有不同颜色的样本：纸片和聚乙烯胶片，进行了高光谱数据采集和对比。 图1 智能型高光谱相机SPECIM IQ（207mm*91mm*74mm） 经过对比，得到如图2所示结果。对相同样本，两款设备采集的光谱形状高度重合：实验室的平均值是0.009，室外平均值为0.043。SPECIM IQ和SPECIM V10E的平均标准偏差分别为室内（0.017和0.021）和室外相同（0.029和0.029），但SPECIM IQ更为均，SPECIM V10E在光谱边界处具有更高的噪声水平（400 -450nm和400-450nm）900-1000nm，见图2）。研究表明，除了925-970nm范围内的大气水汽吸收带之外，周围光谱的原始信号较弱，导致反射信号的快速增加。 图2 平均光谱包含绿色纸片（A）和紫色聚乙烯片（B）的标准差，C表示室内测试的不同颜色的样本 图3 室外数据的光谱对比（A-D）：绿色纸片、暗黄色纸片、紫色聚乙烯胶片以及蓝色聚乙烯胶片 2、手持智能型高光谱相机SPECIM IQ对拟南芥的生理胁迫研究 通过植被指数可评估不同状态下植被的生理结构和功能特性，包括生物量、冠层结构、叶面积指数、叶绿素含量以及植物冠层的光利用效率等。研究人员利用SPECIM IQ对拟南芥的两个变种在胁迫状态下的生理状态分别进行了研究。由于缺乏PsbS蛋白质和紫黄质脱环氧化酶，拟南芥的变种样本对光能量利用能力减弱（非光化学淬灭），但在室温条件下可正常发育，在高光照条件下，突变体可能受光损伤，这些都是肉眼无法察觉的。利用SPECIM IQ对18个样本进行数据采集，并对所采集的数据进行植被指数计算，在此基础上，对样本的叶绿素含量和类胡萝卜素转化的敏感程度进行了评估（图4）。 图4 在非胁迫适应（NSA）和胁迫适应（SA）拟南芥野生型（Col-0）和PQ缺陷突变体（npq1和npq4）之间观察到的差异。 左侧面板显示选定感兴趣区域的假彩色图像（A） NDVI（C） REIP（E） 和由SPECIM IQ采集数据计算的PRI（G）。 右侧面板显示计算出的平均值和标准差（B） NDVI（D） REIP（F） 和PRI（H）从三个单的植物随机分布在成像框架，不同的字母表示基于LSD的显着差异（a = 0.05）。 研究表明，SPECIM IQ可用于拟南芥中叶绿素（NDVI）和叶黄素（PRI）的含量的检测，并能评估植株样本的状态。通过验证具有代表性的植被指数，可为其它植被指数的评估计算提供样例，并为在植被研究领域获得更多生理信息奠定了基础。 3、手持智能型高光谱相机SPECIM IQ对大麦白粉病的研究 高光谱成像作为非接触式的测量传感器，在植物疾病严重程度与宿主植物对特定植物病原体的易感性的评估方面有很大的应用。本研究利用SPECIM IQ评估了不同大麦品种在冠层尺度上的白粉病严重程度，并对品种Milford和Tocada进行了4个和7个不同的白粉病易感性等的比较。研究准确地检测了两个品种的白粉病症状，并通过高光谱成像结合数据分析方法评估品种的不同疾病严重程度。研究人员利用SPECIM IQ对在温室中培养的360个大麦植物样本（稳定的漫射光条件下培养）进行检测，并使用的白色参考板（见图5）和SPECIM IQ的内置功能对高光谱数据进行归一化。研究人员利用SPECIM IQ Studio的光谱角匹配方法（SAM）进行感染检测并与支持向量机分类（SVM）方法进行对比，检测到上部叶中具有类似病状的区域。 图5 使用光谱角匹配（SAM）和支持向量机（SVM）对白粉病进行分类，图像左侧包含白色参考面板研究表明，大麦白粉病的样本检测到的疾病症状分别为所有植物像素的25.8％和4.4％，而健康部分只有2.0％和2.2％。现有的错误分类主要是白色参考边界处（看起来像叶面上的白色菌丝体）混合像素的影响。为了消除这种系统偏差，通过减去错误分类像素量来确定疾病严重程度，预测分析的品种的2.2％至23.7％的强烈差异。因此，SPECIM IQ可用来测量评估复杂冠层的疾病严重性，控制光源照明条件保证高信号质量，此项研究也证明SPECIM IQ空间分辨率足以确定大麦叶片上的单一症状。4、总结 手持智能型SPECIM IQ相机在植物生理和病害检测中具有巨大潜力。通过SPECIM IQ与SPECIM V10E室内和室外环境中对不同材质色卡辐射测量评估，得到两者的光谱特性高度一致性。根据植被指数分析得到的结果表明手持智能型SPECIM IQ在植物研究和表型分型策略的背景下的应用潜力：对于白粉病的评估，表明SPECIM IQ具有足够的测量能力，并且与SVM相结合，在量化中对视觉评估的高度一致性。作为新智能型的高光谱相机设备，手持式SPECIM IQ除具有高精度的数据质量外，其设备本身具有高紧凑性、可移动性强和快速集成处理能力，为科技新领域的应用创造了有利条件。手持智能型SPECIM IQ的发布让高光谱传感器技术以实验室设备的质量水平传输到温室和现场，而无需任何载体平台或控制和存储设备，因此，该款设备的诞生无疑可以支持各个场景下的不同应用，并推动现代高光谱技术在更多领域的发展和影响。 相关产品及其链接1、手持智能型高光谱相机SPECIM IQ：http://www.instrument.com.cn/netshow/C282348.htm 2、芬兰SPECIM高光谱航空遥感成像系统：http://www.instrument.com.cn/netshow/C160539.htm 3、芬兰SPECIM 工业高光谱相机FX系列：http://www.instrument.com.cn/netshow/C265811.htm