高速高分辨微型近红外仪

[color=#555555]微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]（Near Infrared Microspectrometer, NIM）是一种运用光学原理对物质的组分和含量进行定性、定量分析的微型无损检测仪器，具有小体积、低功耗、低成本、可现场在线分析、便于二次开发等优点，在农业生产、食品安全、生物医药、石油化工、航空航天以及国防安全等众多领域获得了广泛的应用。例如，Zeltex公司的手持式近红外粮食分析仪可直接显示出蛋白质等成分的含量。[/color][color=#555555]传统的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]体积大、功耗高、价格昂贵、难以二次开发，这极大地限制了其应用范围。直到上世纪90年代，随着微光机电系统（MOEMS）技术的兴起，微型化的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]器逐渐出现并不断发展，开启了[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]器的微型化进程。[/color][color=#555555]不论哪种类型的光谱仪，都需要将复色光色散为单色光，所以分光是光谱仪最基本的功能。文章根据不同的分光技术，主要介绍了光栅扫描型、傅里叶变换型和阿达玛变换型三种类型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]，并进行了分析及总结。[/color][align=center][color=#333333] [img=,650,234]http://www.gdkjfw.com/images/image/95851544146319.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#888888]图1 典型的微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url][/color][/align][color=#ffffff]光栅扫描型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url][/color][color=#555555]为了降低微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]的成本，德国夫朗禾费光学微系统研究所（IPMS）率先提出了以MOEMS扫描光栅为核心元器件的光栅扫描型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]，以集分光与扫描于一体，可以用价格低廉的单管探测器取代昂贵的阵列探测器，仪器的性能不再取决于阵列探测器而主要取决于扫描光栅（如图2所示）。[/color][align=center][color=#333333][img=,650,207]http://www.gdkjfw.com/images/image/9751544146319.jpg[/img] [/color][/align][align=center][color=#888888]图2 MOEMS扫描光栅型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]工作原理[/color][/align][color=#555555]随着MEMS技术的发展，微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]向超小型、宽光谱发展的趋势越来越大。[/color][color=#555555]2016年IPMS报道了一种体积只有方糖大小，可集成于手机的光栅扫描型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]，如下图所示，光谱范围950~1900 nm，分辨率10 nm，其核心元器件为集成了入射狭缝和出射狭缝的MOEMS扫描光栅芯片。扫描光栅面大小为3 mm×3 mm，采用静电梳齿驱动，并集成了压电式角传感器进行闭环控制，以实现高精度扫描。但由于镜面厚度只有数十微米，在扫描过程中，镜面容易出现动态变形的问题，影响光谱仪的信噪比。基于IPMS的核心技术，德国HiperScan公司在市场上推出了相应商品化的光栅扫描型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]。[/color][align=center][color=#333333] [img=,650,226]http://www.gdkjfw.com/images/image/45711544146319.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#888888]图3 德国IPMS研究所研制的超小型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url][/color][/align][color=#555555]国内相关科研团队也进行了光栅扫描型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]的研究。[/color][color=#555555]西北工业大学乔大勇团队研制的MOEMS扫描光栅，采用SOI制作，静电梳齿方式驱动，但同样存在镜面动态变形的问题，且静电驱动方式所需驱动电压较高。[/color][color=#555555]重庆大学温志渝团队提出的MOEMS扫描光栅，利用偏晶向硅片制作大面积闪耀光栅，具有较高的衍射效率和分辨率，采用较厚的光栅面能够有效地解决动态变形的问题，但同时带来了稳健性较弱的问题。扫描光栅采用电磁式驱动和传感，便于一体化集成，且所需驱动电压较低，但存在电磁干扰的问题。[/color][color=#555555]由于光栅扫描型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]有MOEMS扫描光栅这一可动部件，抗震性较差，因此开发出高性能的MOEMS扫描光栅是光栅扫描型仪器发展所需突破的关键技术问题，而且在拓宽光谱范围的同时需考虑解决二级光谱重叠的问题。[/color][color=#ffffff]傅里叶变换型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url][/color][color=#555555]傅里叶变换型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]是基于光干涉和傅里叶变换原理设计的，一般采用迈克尔逊干涉仪为核心部件。迈克尔逊干涉仪主要由定镜、分束器和动镜组成，而其中的动镜尤为关键。动镜主要做活塞式运动，其可动行程（即扫描位移）的大小直接决定了仪器性能。[/color][align=center][color=#333333] [img=,650,286]http://www.gdkjfw.com/images/image/80411544146319.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#888888]图4 迈克尔逊干涉仪工作原理及MOEMS工艺制成的干涉仪[/color][/align][color=#555555]2[/color][color=#555555]015年，德国夫朗禾费ISIT研究所提出了基于PZT薄膜的压电驱动MOEMS活塞镜，在163Hz谐振频率下扫描位移最大可达±800 μm ，但在扫描位移较大时存在镜面倾斜的问题。镜面倾斜限制了可用的扫描范围，而且会影响干涉信号，因此降低了分辨率。[/color][color=#555555]美国佛罗里达大学谢会开团队对电热驱动MOEMS活塞镜进行了深入研究，其采用双闭环控制的方法不仅有效减小了大位移扫描过程中的镜面倾斜幅度，同时实现了恒定速度的线性扫描，降低了信号处理的难度，使得光谱分辨率和抗干扰能力等性能大为提升。[/color][color=#555555]另一种类型的微型傅里叶变换[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]则是以层状光栅干涉仪为核心元件，利用单管探测器对零级光谱进行探测。相较于迈克尔逊干涉仪，层状光栅干涉仪不需要分束器、定镜等光学元件，结构更加简单、紧凑。[/color][color=#555555]土耳其科克大学Urey团队提出了一种基于垂直梳齿驱动器的层状光栅干涉仪，同时梳齿电极作为驱动器和可动光栅，产生的位移达到106 μm。[/color][color=#555555]随后，该团队又提出了稳健性更好的基于FR4板材的电磁驱动层状光栅干涉仪，及基于MOEMS技术更大位移的静电驱动层状光栅干涉仪，后者可动光栅的最大位移可扩展至±356 μm，并引入机械闭锁装置以提高抗冲击能力。新加坡国立大学周光亚团队也做了相应的研究。[/color][color=#555555]微型傅里叶变换[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]具有结构紧凑、光通量大、波长精度高、高分辨率等优势，适用于对分辨率要求较高的场合，但仍存在抗震性差的固有缺陷以及仪器性能受限于动镜或可动光栅所能实现的活塞位移等问题。目前，瑞士Arcoptix公司、日本滨松、埃及的Si-Ware Systems和国内的无锡微奥公司均推出了商品化的微型傅里叶变换[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]。[/color][color=#ffffff]阿达玛变换型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url][/color][color=#555555]阿达玛变换型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]是一种在色散光谱仪中引入阿达玛变换的数字变换型仪器，通过光的多路复用提高信噪比，而且一般采用单管探测器使成本较低，无移动部件使抗冲击能力也优于傅里叶变换型光谱仪。[/color][align=center][color=#333333] [img=,650,214]http://www.gdkjfw.com/images/image/76961544146320.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#888888]图5 微型阿达玛变换光谱仪工作原理及数字阵列微镜[/color][/align][color=#555555]基于数字微镜阵列的微型阿达玛变换[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]通过控制微镜单元的选通实现对光信号的开关调制，既减小了光谱能量损失，也抑制了杂散光的干扰，是近年来研究的热点。[/color][color=#555555]为了进一步减小光能量损失，重庆大学张智海等人结合H矩阵与S矩阵的优点，提出了一种互补S矩阵编码调制方案，在S矩阵的基础上将信噪比提升约1.4倍。[/color][color=#555555]2014年，长春光学精密机械与物理研究所刘华团队设计了一种光谱折叠式微型阿达玛变换[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]，采用两个子光栅使光谱范围有效拓宽为800~2000 nm，光谱分辨率也得到了提升，但杂散光较大。为了避免这一缺陷并降低光谱仪的复杂度，该团队又提出了一种采用自由曲面透镜准直的光谱折叠式光谱仪来拓宽光谱，光谱范围达800~2400 nm，可覆盖几乎整个近红外波段，仿真结果显示分辨率优于10 nm，提升了光能利用率，降低了消除二次光谱的难度。[/color][color=#555555]微型阿达玛变换[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]具有光通量大、信噪比高、成本低、抗震性较好等优点，适用于微弱光谱信号的检测，编码技术和光谱拓宽仍是近年研究的热点。目前，Polychromix公司、Aspectrics公司和国内的北京华夏科创仪器公司均有相应的商品化仪器出现在市场上。[/color][color=#555555]由于近红外探测器在整台微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]成本中占的比重较大，所以采用单管探测器的微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]成本较低。在MOEMS技术的推动下，微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]的体积也大为缩小。因此，微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]可以走出实验室，应用到越来越多的领域中。如近年来出现的SCIO、TellSpec等廉价小巧的专用型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]。[/color][color=#555555]微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]一直朝着宽光谱、高分辨率、高信噪比、高集成度、小体积、低成本、快速检测等方向发展，国内外的科研机构一直在新原理、新工艺、新材料等方面进行着不懈的探索和努力。今后，微纳技术的发展势必会给微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]的发展提供有力的技术支撑，而且随着对微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]的二次开发和应用领域的拓宽，光谱与人类生产生活的联系将会更加密切。[/color]

海洋光学推出了新款小型近红外光谱仪NIRQuest512-1.9 。这款高分辨率近红外光谱仪NIRQuest512-1.9的响应范围可达1100-1900纳米，从粮食生产和化学处理的变化监测到为半导体装配和医疗进行激光特征分析，该光谱仪可应用于各种领域。http://halmapr.com/news/halmacn/files/2012/09/nirquest512_1_9_blog.jpg

海洋光学推出了新款小型近红外光谱仪NIRQuest512-1.9 。这款高分辨率近红外光谱仪NIRQuest512-1.9的响应范围可达1100-1900纳米，从粮食生产和化学处理的变化监测到为半导体装配和医疗进行激光特征分析，该光谱仪可应用于各种领域。NIRQuest512-1.9配置具有很高的稳定性，512像素Hamamatsu InGaAs线阵探测器，适用于多种光栅和光具座，用以优化1100至1900纳米之间的性能。标准的NIRQuest512-1.9光栅常数为150线/毫米，25微米的入射狭缝，以及一个非荧光长波通滤光器配置，可传输1000纳米以上的波长。该滤光器有助于缓和二阶效应。NIRQuest512-1.9外部配有一个硬件，通过该硬件，在出现外部情况时，用户可以通过外部触发获取相应数据信息，或者在数据获得之后再次引起触发。光谱仪操作通过SpectraSuite软件来控制，该软件是一个基于Java的模块化光谱学平台。NIRQuest的低沉噪声让其具备集成光谱仪的潜力（或者将光谱仪中的探测器暴露在光线下），从而延长使用时间，这在光线暗的环境中非常有用。满信号条件下的信噪比在每100毫秒积分时间内大于15000:1。因此，在对敏感性要求极高的应用环境中可以实现高效操作模式。

[font=宋体][font=宋体]狭缝与[/font][font=Times New Roman]CCD[/font][font=宋体]的光感应能力和同光量有关。如需要取得较好的信噪比，则要求光通量比较大，此时狭缝宽度则应适当加宽，但加宽狭缝，会导致仪器的分辨率下降。通常而言，微型光谱仪的狭缝和分辨率都是固定的，选择的关键在于[/font][/font][font=宋体]合适的信噪比。[/font]

随着NIRQuest512-2.5 的推出，蔚海光学 (Ocean Optics – www.oceanoptics.com) 扩展了其近红外光纤光谱。 NIRQuest512-2.5响应范围覆盖900-2500纳米，非常适用于分辨率要求高的激光特性测量等应用。NIRQuest512-2.5 采用滨松512像元的銦鎵化砷（InGaAs）阵列检测器，覆盖范围900-2500nm，比之前的256像元的近红外系列，显著提高了光学分辨率。依据用户选择的光栅配件和入射狭缝的尺寸，分辨率可以达到4.1 nm-6.3 nm（FWHM）。并且暗噪声更低，适宜于长时间的曝光积分。光谱仪提供触发模块，当给光谱仪一个外触发信号时，光谱仪可以采集光谱信号；另外也可以通过光谱仪去触发其它硬件。基于 Java 开发的 SpectraSuite 软件平台，用于光谱仪的控制及操作。另外，NIRQuest512-2.5 可以和海洋光学的雷莫拉网络适配器（Remora Network Adapter）相衔接，使系统转变为一个可以通过以太网或现有的Wi-Fi连接的多用户光谱数据服务器。

[font=宋体][url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]器在小型化和微型化的道路上从未止步，从实验室台式[/font][font=宋体]([/font][font='Times New Roman']Benchtop[/font][font=宋体])[/font][font=宋体]、车载便携式[/font][font=宋体]([/font][font='Times New Roman']Portable[/font][font=宋体])[/font][font=宋体]、手持式[/font][font=宋体]([/font][font='Times New Roman']Hand-held[/font][font=宋体])[/font][font=宋体]，发展到袖珍式[/font][font=宋体]([/font][font='Times New Roman']Pocket-sized[/font][font=宋体])[/font][font=宋体]和微型[/font][font=宋体]([/font][font='Times New Roman']Miniature[/font][font=宋体])[/font][font=宋体]，用了不到[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]十[/font][/font][font=宋体]年的时间。尤其是[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]集成了机、电、光、磁、化学[/font][/font][font=宋体]和[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]传感等多种机械、微电子与信息技术的微光学电子机械系[/font][/font][font=宋体]统，促进了近红外[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]光谱分析仪的微型化。微型[/font][/font][font=宋体]近红外[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]光谱仪具有重量轻、体积小、检测速度快、使用方便、可集成化[/font][/font][font=宋体]、[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]可批量制造以及成本低廉等优点，可以应用在实验室化学分析、工业监测、航空航天遥感[/font][/font][font=宋体]和[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]临床医学检验等领域。[/font][/font][font='Times New Roman'][font=宋体]美国[/font][/font][font=宋体][font=Times New Roman]B[/font][/font][font='Times New Roman']RIMROSE[font=宋体]公司与[/font][font=Times New Roman]JETPROPULSION[/font][font=宋体]实验室联合设计和制造的一种新型[/font][/font][font=宋体]声光可调滤光器[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]近红外[/font][/font][font=宋体]([/font][font='Times New Roman']AOTF-[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]NIR[/color][/url][/font][font=宋体])[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]光谱仪，就是采用微型窄带滤光片技术，通过改善施加在特殊晶体上的波长覆盖范围来调节波长分辨率和通光波长的[/font][/font][font=宋体]反射型近红外微型光谱仪，其[/font][font=宋体]制造[/font][font=宋体]结构简单、性能良好、成本低廉。该[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]微型光谱仪使用发光二极管阵列作为光源，光纤作为光波传输介质，重量小[/font][/font][font=宋体]([/font][font='Times New Roman']250[font=宋体]克[/font][/font][font=宋体])[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]，外观尺寸小[/font][/font][font=宋体]([/font][font='Times New Roman'][font=宋体]约为[/font]9.2cm×5.4cm×3.2[/font][font=宋体][font=Times New Roman]cm[/font][/font][font=宋体])[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]，扫描速度快[/font][/font][font=宋体]([/font][font='Times New Roman'][font=宋体]可达[/font]4000[font=宋体]波长每秒[/font][/font][font=宋体])[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]。它的分辨率高[/font][/font][font=宋体]([/font][font='Times New Roman'][font=宋体]达到[/font]0.0125[/font][font=宋体][font=Times New Roman]nm[/font][/font][font=宋体])[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]，波长调节速度快，灵活性高，可靠性好，将光谱分析从实验室搬入日常生[/font][/font][font=宋体]活[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]。[/font][/font][font=宋体]我国是农业大国，具有悠久的农业生产历史，而且传统的农业领域一向是劳动密集型行业。生产技术的不断进步与农具的革新推动了农业领域的发展，如粮食种植产业呈现出规模化、集约化、专业化、机械化的趋势，并从中解放出大量的农业劳动力。但是，像在云南、贵州、四川等西南山区的柑橘、刺梨、[/font][font=宋体]枇杷等果品种植行业，仍然依赖人工作业，效率低，成本高。传统的植保作业方式消耗高水量、高肥量和高剂量[/font][font=宋体]([/font][font=宋体]施用农药及各种生长剂等[/font][font=宋体])[/font][font=宋体]，同时造成高污染，这也成为行业的痛点。精细农业、数字农业、智慧农业的迅猛发展，使得集约化、精准化、数据化和智能化的农业新模式渐行渐近、触手可及，为植保行业的绿色发展带来了前所未有的机遇。[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]技术与无人机、机器人的[/font][font=宋体]结合将扮演越来越重要的角色。传统果园为防治果树的病虫害，几乎每个月都需要施撒农药[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]两次[/font][/font][font=宋体]以上。若以人工作业为主，弥漫的药雾对人体伤害较大。而且由于人工喷药的雾化程度不高，会造成大量的农药浪费，[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]甚至[/font][/font][font=宋体]土壤污染。无人机携带光谱仪，可先对果树的病虫害进行评估，然后根据虫病的危害程度，通过无人机或地面机器人实施特定条件下的药剂与药量喷洒。植保无人机进行覆盖树冠部分的精准农药喷洒，精度可以达到厘米级，极大地节省用药量以及人力。此外，植保机器人还可帮助完成果树的修剪和授粉等任务；在果实管理方面，果实采摘机器人上的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]分析仪可实时判断果实的成熟度，适时采摘，有效提高水果质量。采摘后的水果通过智能分拣系统，实现果品的大小和品质自动分选，整个分拣过程包括上料、卸料、分选、装箱、包装、码垛等。施肥机器人上的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]对果园土壤的水分和肥力进行实时测定，根据其水分及各种元素组成等结果适量、变量施肥施水。通过分析土壤水分、果树的长势以及近期的气象预报等大数据，制订出短期的灌溉计划，并利用现代化的装置便能实现精准灌溉和科学施肥，从而节省大量的水资源，有效地减少了施肥量，降低农业成本的同时保护环境。[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]能与无人机、机器人、自动驾驶、人工智能、物联网、区块链、大数据等技术融合，形成感知、互联、分析、自学习、预测、决策、控制的全生态链智慧农业。果农无论在何方，都可以用智能端，多角度调转，对每块田甚至每棵树的长势进行云端管理，争取让每颗果树达到理想生长曲线，真正实现智慧果园的[/font][font='Times New Roman']“[/font][font=宋体]标准化种植[/font][font='Times New Roman']”[/font][font=宋体]和[/font][font='Times New Roman']“[/font][font=宋体]无人值守[/font][font='Times New Roman']”[/font][font=宋体]。[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]采用复合光纤传感阵列设计的微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]，可以通过波长、相位、衰减分布、偏振和强度调制、时间分辨、收集瞬时信息等真正实现多通道光谱分析，同时检测、鉴定和量化复杂待测物成分。[/font][/font][font=宋体]目前市场上[/font][font='Times New Roman']SI-WARE[font=宋体]公司的[/font][/font][font=宋体][font=Times New Roman]NeoSpectra[/font][font=宋体]系列光谱仪，外观精巧、成本低、光谱覆盖范围广、能耗低，能够提供透反射、吸光度、颜色、激光多种[/font][/font][font='Times New Roman'][font=宋体]连续[/font][/font][font=宋体]测量。[/font][font=宋体]食品是人们最基本的生活需求，其营养与安全不仅直接关系人类的健康生存，还关系到国计民生、建设和谐社会的大事，甚至还严重影响着经济与社会的发展。随着生活水平的不断提高，人们愈发注重身体健康，对食物的追求已经不只局限于简单的吃饱、吃好，对食品的营养安全提出了更高的要求。如果要真正做到精准营养、健康饮食，那么搞清楚食物中的营养成分是必不可少的环节。掌控食品营养成分的质和量，不但可以指导人们合理控制营养膳食，也可对食品的生产、加工、运输、贮藏等过程进行合理控制，为及时了解食品品质的变化、保障个人饮食健康，提供了可靠、科学的依据。[/font][font=宋体]传统食物分析仪器往往是放置在实验室里的昂贵设备，例如凯氏定氮仪、[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱仪[/color][/url]、[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相色谱仪[/color][/url]等。而市场上的食物种类繁多，质量检测人员以及消费者往往需要耗费大量的时间和精力才能搞清楚每样食物中的成分和营养。那么能否发展和应用[/font][font=宋体]移动式、便携式、嵌入式和可穿戴式[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url][/font][font=宋体]来解决这一常规分析问题呢？日本科学家发明了世界首台卡路里测量仪[/font][font='Times New Roman']Calory Answer[/font][font=宋体]，采用[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]原理，可以在不接触、不破坏食物的条件下，全自动直接测量单一食品材料和混合类食物的指标，分析时间为[/font][font='Times New Roman']6[/font][font=宋体][font=Times New Roman]min[/font][font=宋体]。测量指标包括热量、蛋白质、脂肪、碳水化合物、水分、酒精等。其简单快捷的特性可充分体现在餐饮服务业的日常检测中，诸如菜肴、盒饭等复杂混合食物是无法用传统方法快速准确得到其卡路里值的。该仪器被普遍应用在日本各大超市、食品加工厂和营养机构等场所，国内很多健身机构、营养配餐机构也配备了这样的设备。[/font][/font][font=宋体]加拿大科学家发明的一款只有钥匙链大小的[/font][font='Times New Roman']“Tellspec”[/font][font=宋体]手持式食物热量扫描仪，需与智能手机应用程序配合使用。这个扫描仪装有一个分光计，用户只需扫一扫便可获知食物的热量，可以帮助用户了解食物内的过敏源、化学物质、营养物质、热量和配料，甚至能够穿透塑料扫描食物，让购物者在超市选购食品时先扫描，再决定是否购买。扫描食物后，扫描仪将获取的数据上传到网络服务器。随后，经过特定的算法创建一份报告，并传输给智能手机应用程序，显示食物的成分，从而帮助消费者选择食物。以色列科学家发明的一种拇指大小的近红外线光谱扫描仪[/font][font='Times New Roman']SCiO[/font][font=宋体]，可用于探测食物、药品和其他物品中的化学成分。只要拿着扫描仪对准目标物品按下按键，使用者就可以获取其内部成分含量。比如查看一块奶酪含有多少卡路里，或确定一只挂在枝头的西红柿何时能熟透。未来，该产品将具备识别食物生熟、变质的功能，通过建立强大的后台数据库，甚至可以识别出含不良添加剂的牛奶。[/font][font=宋体]随着越来越强大的电子消费产品及相关技术的迅速发展和[/font][font=宋体]移动营养与健康技术的突破[/font][font=宋体]，可将光谱设备嵌入到智能手表、洗衣机、烤箱和真空吸尘器中。可以假设此类嵌入式设备的制造商对产品的稳定性、特定温度和湿度范围内的适用性，以及校准承担全部责任，能为整个产品提供自动决策。最新一代的光谱仪，包括基于光子或等离子体设备的光谱仪，有望实现极端小型化和极低的成本，可以集成到普通大众的智能手机中，供消费者[/font][font=宋体]在线[/font][font=宋体]识别和检测[/font][font=宋体]生鲜新鲜度、食物营养价值、环境过敏原、皮肤状态等，实现长期的跟踪指导、营养自助评价、饮食结构调整，实施精准营养、健康服务[/font][font=宋体]。[/font][font=宋体]未来可能会出现[/font][font='Times New Roman']“[/font][font=宋体]胶囊化[/font][font='Times New Roman']”[/font][font=宋体]甚至[/font][font='Times New Roman']“[/font][font=宋体]微尘化[/font][font='Times New Roman'][font=Times New Roman]”[/font][font=宋体]的[/font][/font][font=宋体]微型光谱仪，只有一粒种子大小，可以感知、储存和传输数据，进入人体的消化系统，甚至血液系统中，实时监测人体的健康状况。在临床医学上，与智能手术机器人结合，可高精度判别和切除病灶组织，实现真正意义上的精准医疗。[/font]

当前，微型光纤光谱仪非常流行，受到了众多应用领域的青睐。与大型光谱仪相比较，微型光纤光谱仪价格便宜（仅是大型光谱仪的零头）；携带方便（只有手掌大小）；测量速度快（毫秒级的数据采集，实现在线实时分析）；操作方便，性能稳定可靠（无需专人维护）等长处。因此，在满足使用要求的前提下，微型光纤光谱仪是一种最佳的选择。微型光纤光谱仪的主要功能有：吸光度测量；反射率测量；透射率测量；颜色测量；相对辐射和绝对辐射测量。具体应用包括吸光度测量系统（包括气体、液体、固体的吸光度测量）；颜色测量系统（纸张、油漆、颜料、布料、动物皮肤、植物、光源等等）；膜厚测量系统（感光保护膜、半导体薄膜、金属膜、等离子体镀膜、光学镀膜等）；SLM系列光源测量系统（白炽灯、荧光灯、ARC、HRC、以及发光二级管等光源的各种参数测量）；SMS光照度/辐照度测量系统（光通量、光强、光照度或光亮度测量）；LCS系列LED测量系统（测量LED光源、大型光源的光学、光谱、颜色、纯度等特征信息）；氧含量测量系统（连续测量氧饱和度、总含量、含氧和去氧血色素的浓度）；荧光测量系统（测量皮克级的含有荧光团的物质）；近红外测量系统（糖、酒精、湿度、脂肪等成分的分析）；拉曼测量系统（药物、爆炸物、水质、现场材料的分析，制药监控，石化工业过程控制等）；LIBS2500光纤光谱仪系统（无损地对气体、液体、固体进行定性和半定量的实时元素分析）；PlasCalc等离子监控器系统（监测等离子蚀刻，检查表面清洁处理，分析等离子反应腔控制情况，检测异常污染和排放现象，等离子开发过程的检测和控制，等等）；防晒指数测量系统（化妆品、防晒用品、防紫外服、感光乳剂等的SPF值测量）；量子效应测量系统（量子效率的测量等）。楼主可以介绍使用的领域么，广告的不要做。

大家天天讨论检测限，有没有人考虑过近红外对化学含量变化的分辨能力能有多少？也就是说当含量差异小于多少的时候，近红外就无法分辨了？

[font='Times New Roman'][font=宋体]有文献表明[/font][/font][font=宋体]，微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]技术已被用于[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]茶叶中掺假物质的[/font][/font][font=宋体]检测、[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]不同品种茶叶的鉴别以及茶口味属性的评价[/font][/font][font=宋体][font=宋体]。[/font][font=Times New Roman]L[/font][/font][font='Times New Roman']i[font=宋体]等[/font][/font][sup][font='Times New Roman'][[/font][/sup][sup][font=宋体][font=Times New Roman]71[/font][/font][/sup][sup][font='Times New Roman']][/font][/sup][font='Times New Roman'][font=宋体]利用基于智能手机的微[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]技术对绿茶中掺假物质（糖与糯米淀粉）进行了定性和定量分析。[/font]Wang[font=宋体]等[/font][/font][sup][font='Times New Roman'][[/font][/sup][sup][font=宋体][font=Times New Roman]72[/font][/font][/sup][sup][font='Times New Roman']][/font][/sup][font='Times New Roman'][font=宋体]利用微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]结合化学计量学[/font][/font][font=宋体]实现[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]了红茶、绿茶、黄茶和乌龙茶的准确鉴别[/font][/font][font=宋体]，[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]并且实现了四种茶叶中儿茶素、咖啡因和茶氨酸的[/font][/font][font=宋体]定量[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]分析。[/font]Wang[font=宋体]等[/font][/font][sup][font='Times New Roman'][[/font][/sup][sup][font=宋体][font=Times New Roman]73[/font][/font][/sup][sup][font='Times New Roman']][/font][/sup][font='Times New Roman'][font=宋体]对来自五个国家的[/font]56[font=宋体]个红茶样品进行研究，[/font][/font][font=宋体]并[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]利用微型光谱仪实现了红茶口味属性（苦味、涩味）的评价。[/font][/font]

我公司采用微光电技术生产高精度微型近红外光谱仪，并在此基础上配置嵌入式计算机系统，形成便携式近红外光谱分析仪欢迎有感兴趣的厂家与我们联系。

我是近红外菜鸟，心里有个问题，就是现在用尼高力仪器测得一个原始光谱，其数据间隔为4cm-1，分辨率为8cm-1。现在我用尼高力软件修改数据间隔为8cm-1，光谱的分辨率变吗？？

卫星探测定义：利用星载仪器进行地球大气遥感和空间探测　　卫星探测的分辨率：是指卫星仪器能区分两个物体的最小距离。表示卫星探测分辨率通常有三个参数：①　空间分辨率：这是指卫星在某一瞬时观测到地球的最小面积，这最小面积又称象元（或象素）。从卫星到这最小面积间构成的空间立体角称瞬时视场。卫星的空间分辨率与卫星的高度有关，卫星高度越高，分辨率越低，而且与卫星视角有关，视角越倾斜，观测面积越大，分辨率就差。 http://www.kepu.net.cn/gb/earth/weather/observe/images/obs009_0301_pic.jpg卫星探测的视场和分辨率②　灰度分辨率：在卫星云图上，如果两个邻接瞬时视场内目标物的反照率或温度相等，则其色调一样，无法区别它们。但是当这两个瞬时视场目标物的反照率或温度有差异，并达到一定数值时，这两个视场就可以被分辨，这个能分辨的最小温度差或反照率差异称做灰度分辨率。③　时间分辨率：指卫星对某一观测区域进行一次观测的时间间隔。静止气象卫星对固定区域每隔半小时进行一次观测，具有很高的时间分辨率。

请教大虾们：傅立叶近红外的分辨率如何？

共焦显微镜因其高分辨率和能三维立体成像的优点被广泛应用在生物、医疗、半导体等方面。文章首先分析了影响共焦显微镜分辨率的因素，主要有光源、探测器孔径和杂散光等；并结合这些因素介绍了双光子共焦碌微镜、彩色共焦显微镜、荧光共焦显微镜、光纤共焦显微镜；然后从提高系统成像速度的方面介绍了波分复用共焦显微镜和频分复用共焦显微镜；最后分析了共焦显微镜的发展趋势。一、引言随着人们对于生物医学的研究，传统的光学显微镜已经无法满足研究的需要，人们需要可以实现三维成像的显微镜。1957年Marvin Minsky提出了共焦扫描显微镜的原理。1969年，耶鲁大学的Paul Davidovits和M．David Egger设计了第一台共焦显微镜，1987年第一台商业化共焦显微镜的问世，真正实现了三维立体成像。与普通光学显微镜相比，共焦显微镜具有极其明显的优点：能对物体的不同层面进行逐层扫描，从而获得大量的物体断层图像；可以利用计算机进行图像处理；具有较高的横向分辨率和纵向分辨率；对于透明和半透明物体，可以得到其内部的结构图像；还可以对活体细胞进行观察，获取活细胞内的信息，并对获得的信息进行定量分析。自共焦显微原理被提出以来，引起了研究者的广泛关注，提高显微系统的分辨率和改善系统的性能是研究者开发新型显微镜时考虑的主要因素。近几十年，国内外学者通过对共焦显微成像系统的三维点扩散函数、光学传递函数等方面的分析，得出影响显微系统分辨率的因素，主要包括系统的激励光源、探测器孔径、杂散光等。此外，共焦显微镜的成像速度也是决定系统性能的一个重要因素，专家们也一直在进行提高系统成像速度的研究。本文主要从提高显微系统分辨率和系统成像速度这两个方面来介绍共焦显微镜的发展情况。二、共焦扫描显微镜分辨率的提高光源、探测器孔径和杂散光等是影响共焦显微镜分辨率的几个主要因素，因此可以通过改善这些方面来提高显微系统的分辨率。1.光源显微镜的成像性质在很大程度上取决于所采用光源的相干性，有关研究表明，光源相干性好的系统其分辨率要比相干性差的系统要好，并且照明光源对分辨率的改变范围达到了26.4%。因此，选取适合的照明光源对提高显微系统的分辨率有很大帮助。常规的共焦扫描显微镜主要使用普通单色激光作为光源，随着技术的进步，目前已经出现了使用飞秒激光、超白激光、高斯光束作为光源的共焦显微镜，以提高系统性能，获得更高的分辨率。①飞秒激光为光源的双先子扫描共焦显微镜双光子扫描共焦显微镜通常使用近红外的飞秒激光作为激发光源，由于红外光具有较强的穿透性，它能探测到生物样品表面下更深层的荧光图像，并且生物组织对红外光吸收少，随着探测深度的增加衰减会变小，另一方面红外光的衍射低，光束的形状保持性好。2005年，Wild等人利用双光子扫描共焦显微技术实时观察和定量分析了PAHs在植物叶片表面和内部的光降解过程。后来又进一步研究了菲从空气到叶片的迁移过程、菲在叶片内部的运动及其分布情况等，该技术可观测PAHs在叶片内部的最大深度约为200μm。②白激光( supercontinuum laser）为光源的彩色共焦显微镜彩色共焦显微镜是利用光学系统的彩色像差，光源的不同光谱成分会聚焦到样品的不同深度，通过分析由样品反射的光谱能有效地获得样品的扫描深度。2004年，美国宾夕法尼亚州立大学的Zhiwen Liu课题小组使用光子晶体光纤产生的超连续谱白光作为彩色共焦显微镜的光源，这种超连续谱白光具有大的带宽，能够提高系统的扫描范围，能达到7μm扫描深度。另外超白激光有较高的空间相干性，无斑点噪声，能提高系统的信噪比和扫描速度。③使用高斯光束的荧光共焦显微镜荧光共焦显微镜是通过激光照射样品激发样品发出荧光，再通过探测器接受荧光对样品进行观察的共焦显微镜。华南农业大学的杨初平等人研究了不同光源孔径和束斑尺寸的高斯光束对荧光共焦显微镜分辨率的影响表明：与一定孔径尺寸的平行光束相比，采用高斯光束系统可以获得更好的分辨率。 2. 探测器孔径和杂散光共焦显微镜中探测器孔径能滤除部分杂散光，提高系统的分辨率和信噪比。根据相关文献对共焦扫描显微镜的三维光学传递函数与探测器孔径之间的依赖关系的研究，可以得到探测小孔直径为：d=β*1.22λ/NA，式中，β为物镜的放大率，λ为光的波长，NA为物镜的数值孔径。由该公式确定探测器小孔的直径，一方面满足了共焦扫描系统对探测器小孔直径的要求，从而保证高的横向和纵向分辨率，另一方面，又最大限度地使由试样中发射的荧光能量被探测器接收。为了更进一步提高系统分辨率，许多研究者对共焦显微镜中探测孔径进行了改进，例如使用单模光纤代替普通针孔孔径，还有双D型孔径等。① 使用单模光纤的光纤共焦显微镜在光纤共焦显微镜中用光纤分路器代替传统共焦显微镜中的光束分路器，并以单模光纤来代替光源和探测器的微米尺寸针孔孔径。使用单模光纤的优点在于：首先，在采用寻常针孔制作的共焦显微镜中，光源、针孔、探测器等有可能不在一条直线上从而会引起像差；但是在光纤作为针孔的共焦显微镜中，即使有的部件偏离直线时也不会引入像差。其次，使用单模光纤代替微型针孔，容易清除针孔的污染，而且不易受污染。第三，在使用光纤的系统中，可以自由移动显微镜部分而不必挪动探测器。2006年德克萨斯大学使用光纤共焦显微镜进行口腔病变检测，测得的系统横向和轴向分辨率分别为2. 1µm和10µm，成像速度为15帧／s，可观测范围为200µm×200µm。② 具有D型孔径的共焦显微镜近几年，具有对称D型光瞳的共焦显微成像技术引起广泛的关注，图1所示是该系统示意图。2006年美国东北大学的Peter J．Dwyer等人使用这种共焦显微镜进行了人体皮肤内部成像的实验，测得横向分辨率为1.7士0.1µm。2009年新加坡国立大学的Wei Gong等人采用傍轴近似方法理论分析了在共焦显微镜中使用双D型孔径对轴向分辨率的影响。分析表明在图1中的d值给定时，进入瞳孔的光信号强度l会随着探测器尺寸的增加而增加；但是在探测器尺寸给定时，光信号强度I会随着d的增加而单调递减。在使用有限大小的探测器时，改变d的大小，轴向分辨率可以得到改善。 http://www.biomart.cn//upload/userfiles/image/2011/11/1321512815.png 图1 双D型孔径共焦成像系统示意图在共焦成像光学系统中，到达像面的杂散光会在像面上产生附加的强度分布，从而进一步降低了像面的对比度，限制了系统分辨率的提高，因此在显微系统设计时，杂散光的影响也是不容忽视的。一般除了使用探测小孔来抑制杂散光，其他的一些设备例如可变瞳滤波器等对杂散光也有很好的过滤作用。最近以色列魏茨曼科学研究所的O.sipSchwartz and Dan Oron等人提出在系统中使用可变瞳滤波器，这个滤波器能够使多光子荧光共焦显微镜达到分辨率阿贝极限的非线性模拟，从而改善系统的分辨率。三、共焦扫描显微成像速度的提高共焦显微镜快速的成像速度为研究者观察生物细胞中快速动态反应提供了良好的条件。在共焦扫描显微成像系统中，传统的方法是通过改善扫描探测技术来提高成像速度。现有的扫描探测技术主要有Nipkow转盘法、狭缝共焦检测法、多光束的微光学器件检测法。这些方法可以改善扫描速度，但是与系统分辨率，视场之间都存在矛盾，因此又诞生了两种提高成像速度的新型显微镜：波分复用共焦显微镜和频分复用共焦显微镜。

大家知道色谱的威力在于分离与灵敏度，不同的物质在不同的时间出峰，可以检出到ppm以下的杂质。红外的优势在于方便，具有一定选择性，不需要样品处理（液体），可以原位分析。但是大部分时候由于谱峰重叠，以至于无法再谱图上分离各种不同物质。这一方面是分辨率的原因，4cm/1，相近的峰就可能重叠。更重要的方面是谱带半峰宽的问题，一般大于10cm/1。谱峰一宽就如同色谱柱效降低，就无法有效的分离各种物质了。大家讨论下，能否在未来有可能得到液体样品内分子的红外线状谱，或者近似线状（如同气体分子），提高到近似单分子检测限的灵敏度，同时采用高分辨技术，那样的话，大部分分析实验室内有红外就足够了，做原位在线检测更加是利器。核磁也是具有分离能力的技术，在H，C等谱上都可以有效分离各种不同物质，但是受限于灵敏度，同时也无法原位分析。总之，大家各抒已见，讨论讨论吧

星载大气温室气体探测指的是利用卫星搭载的光谱检测仪器来获取大气中气体分子的吸收光谱信息，从而反演出目标气体的浓度参数。星载探测具备全球覆盖和高采样频率的特点，可在全球尺度上对大气温室气体开展广范围、长时间的持续监测，因此星载探测可以促进全球温室气体源汇分布的研究。目前国内外已有多颗用于温室气体探测的卫星，主要包括日本的GOSAT、美国的OCO-2、中国的TanSat和高分GF-5等。温室气体卫星遥感观测所采用的光谱检测技术主要包括FTIR技术、DIAL技术、LHS技术和SHS技术等。日本GOSAT卫星上搭载的FTIR光谱仪的光谱分辨率达到0.2cm-1，能够实现CO2、CH4以及H2O等温室气体成分的柱浓度和垂直廓线探测。搭载于GF-5上的温室气体探测仪GMI，采用新型的观测技术—SHS技术获取最高达0.035nm的高分辨率光谱，能够实现CO2和CH4的全球观测，是国际上首台基于该体制的星载温室气体遥感设备。此外，美国NASA发展了全光纤近红外LHS技术，实现了大气CO2、CH4柱浓度测量，并研制了星载LHS探测系统，用于测量平流层大气CO2、CH4浓度，不过卫星目前尚未发射。

上次的问题小弟已经搞定了，先谢谢各位帮助的朋友和版主。这次急求傅立叶变换红外光谱仪的光谱范围和分辨率，最好还有微型傅立叶变换光谱仪和新型红外空间遥感用傅里叶变换光谱仪的光谱范围和分辨率，再次谢谢各位

[align=center][size=18px]高分辨分离分析新技术在食品安全检测领域的应用进展[/size][/align][size=18px][font=&]前言[/font][font=&]食品安全与质量对全球经济、人类健康和国土安全至关重要。然而,由于食品种类的多样性及化学成分的复杂性,微生物病原体、重金属、食品添加剂、生物毒素、农/兽药,甚至食品包装材料微塑料成分等多种痕量污染物的快速鉴别成为现代社会食品安全分析的一大挑战。除了食品化学污染外,食品还面临着非法掺假、降解变质等,虽然传统技术(如色谱分析法、光谱分析法等)可以实现食品中目标化合物的检测,但繁琐的样品前处理过程(分离、提取、净化、富集等)已不适用于当代食品检测学中对风险物质的快速高通量筛查。[/font][font=&]因此,针对复杂化学混合物中分子离子的筛选,离子迁移谱(IMS)作为一种快速分离技术,新增了一维离子淌度信息——碰撞横截面积,其测量与气态离子的大小、形状和所带电荷有关,不受样品基质影响,检测信噪比也有所提高,因此能够有效分辨同分异构体、多电荷态物质等。同时高分辨MS作为分析复杂样品的常用设备,具有在原子和分子水平上进行多组分分析的优点,且各种类型的离子碰撞解离技术极大地扩展了MS在食品分析方面的应用。一方面,质谱数据库的构建以及机器学习算法程序的应用,大大提高了食品中未知风险成分的高分辨筛查与预测能力 另一方面,敞开式离子化质谱法(AMS)作为传统MS的一个重要的创新突破,是一种快速有效的复杂样品直接分析方法,因此成为高通量定性分析、无损反应监测的绝佳选择。[/font][font=&]高分辨MS作为实验室仪器在分析应用领域有着较大发展,但也存在体积庞大、价格昂贵、操作复杂、不能随时移动等局限性,因此无法在食品环境污染、食品风险因子、突发应急监测等需要进行现场快速检测的领域得到有效应用。目前质谱仪器正向高效率、便携化、可视化方面发展,出现了微型质谱仪。未来开发无需样品前处理、可由非专业人员操作、具备高分辨分离分析性能的微型质谱仪,对满足原位、实时、无损的食品现场快检十分重要。[/font][font=&]本文重点概述了近十年高分辨分离分析技术在食品安全领域的最新进展与应用,分别通过在线质谱耦合技术、高分辨筛查技术以及微型质谱仪3大领域展开介绍,并对食品安全检测新装置的前景进行了展望。[/font][font=&]1、 在线质谱耦合技术[/font][font=&]MS是在线过程优化和智能控制的基本仪器,在线质谱法的优势是能够表征化学反应过程,如化学产物和杂质的形成以及底物的消耗,在线质谱技术作为一种高灵敏检测技术,已由推测化学反应机理研究逐渐向痕量物质的实时快速检测和准确定量方面应用。为了实现各种设备与质谱的在线联用,最关键的问题是在两个设备之间开发合适的接口,以解决大气压气流对质谱检测器造成的真空冲击。目前MS已实现与色谱分离技术(例如超高效[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相色谱[/color][/url]、[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱[/color][/url]、毛细管电泳、超临界流体色谱)串联,但涉及富集提取-色谱分离-质谱检测的耗时过程。然而,随着IMS与AMS的出现与发展,在线质谱法有了新的可供选择的耦合方式,并已有成功应用于小型化设备现场分析的案例。[/font][font=&]1.1 离子迁移谱法[/font][font=&]1.1.1 漂移管离子迁移谱法[/font][font=&]1.1.2 吸入离子迁移谱法[/font][font=&]1.1.3 场不对称形离子迁移谱法[/font][font=&]1.1.4 行波离子迁移谱法[/font][font=&]1.1.5 捕获离子迁移谱法[/font][font=&]1.2 敞开式离子化质谱法[/font][font=&]1.2.1 喷雾电离[/font][font=&]1.2.2 电场电离[/font][font=&]1.2.3 光电离[/font][font=&]1.2.4 热电离[/font][font=&]2、高分辨筛查技术[/font][font=&]高分辨筛查技术一般分为靶向筛查和非靶向筛查,靶向筛查可减少一定干扰离子的存在,但不适合在复杂食品样品中发现潜在风险化合物 非靶向筛查可获得样本所有离子的碎片信息,更适合复杂样本的高通量筛查分析。但由于样品制备、有机溶剂、采集方法和数据分析等差异,不同高分辨MS用于筛查风险物质的方法准确性存在很大差异。因此,构建高质量质谱数据库,尽可能去除不同仪器与实验操作的干扰,减少对参考标准品的依赖,对未知化合物的有效筛查至关重要。[/font][font=&]2.1 质谱数据库[/font][font=&]2.2 质谱预测[/font][font=&]3 、微型质谱仪[/font][font=&]微型质谱仪在保留完整质谱功能的同时,去除了繁琐的样品前处理过程,具有更低的功耗特性,也更具有价格优势。为了适应现场监测的便携性,分析仪器的小型化与AMS分离技术的结合已经成为许多科学领域的关注点,让大多数样品在现场电离,更适用于非专业操作者使用。与实验室大型质谱仪要求的高真空系统相比,微型质谱仪既可以耦合非敞开式电离源,也可以耦合敞开式电离源。因此真空系统和大气压接口的设计成为各种类型微型质谱仪研制的关键。[/font][font=&]总结与展望[/font][font=&]随着多种MS新技术的发展,数据库以及机器预测范围的大幅增加,未来研制出具备高分辨分离分析性能、集在线质谱耦合技术与高分辨筛查技术于一身的微型质谱仪十分可能。虽然微型质谱仪已在食品安全、消费品安全、公共安全等多个领域取得了很大进展,但仍然存在许多挑战,包括:[/font][font=&](a)非均相样品的采样与分析 [/font][font=&](b)复杂样品成分导致的离子抑制影响定量准确性 、(c)大气压气流对质谱检测器造成的真空冲击 [/font][font=&](d)检测受到温度、湿度、样品接触面积等因素影响较大。[/font][font=&]以上干扰均可能导致食品风险控制中假阳性结果的出现。因此,研发新型高选择性表面功能化改性材料,定向偶联到厘米级电离芯片上,实现微型质谱仪富集-分离-电离的一体化,可有效消除基质干扰,提高原位检测的准确性。同时,研制具有稳定梯度压力分布的小型多级真空系统以及低气压下的高效离子传输与聚焦技术,对实现快速、稳定、高灵敏、高分辨率的小型原位装置十分必要。[/font][/size]

[img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=100969][url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]分辨率对定量分析的影响[/url]分享！

[align=center][img]https://img1.17img.cn/17img/images/202404/uepic/cda91603-81d5-4015-806b-c2fa7c8f2825.jpg[/img][/align]近日，华东师范大学谭琨教授团队获得高分辨率航空高光谱在内陆水体环境监测中实现大面积作业应用成果，相关成果发表于International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation。针对水色反演模型在不同传感器可迁移性和推广性难的问题，在准分析算法（Quasi-Analytical Algorithm，QAA）的基础上考虑水体辐射传输机理与区域水体光学特征，构建了区域参数优化的半解析固有光学量与叶绿素a反演模型。反演模型成功应用在机载和卫星高光谱影像中，实现了长三角一体化示范区多传感器、多时相固有光学量和叶绿素a的反演应用。[align=center][img=,500,243]https://img1.17img.cn/17img/images/202404/uepic/35356195-a96b-4445-b4e6-7c5ab87a4113.jpg[/img][/align]研究区域位于长三角生态绿色一体化发展示范区，地处上海市、江苏省、浙江省交界处，获取的航空高光谱影像数据覆盖面积约800km[sup]2[/sup]，包括太浦河、淀山湖、元荡、汾湖等“一河三湖”示范区重点水体。机载成像光谱仪选型为全谱段多模态成像光谱仪（Airborne Multi-Modality Imaging Spectrometer, AMMIS），该设备由中国科学院上海技术物理研究所研制，AMMIS是高分专项航空观测系统七型载荷之一，具备全谱段、高光谱分辨率、高空间分辨率的特点，可一次性获取覆盖紫外、可见近红外、短波红外、热红外近1400个谱段数据，作业能力达600km[sup]2[/sup]/架次@2km航高，综合能力达到国际领先水平。同时使用了资源一号02D、资源一号02E卫星搭载的先进高光谱成像仪（Advanced Hyperspectral Imager, AHSI）获取的卫星高光谱影像数据进行长时序的应用实验。[来源：仪器信息网] 未经授权不得转载[align=right][/align]

本贴是11月29日举办的微型光纤光谱仪在LED光谱测量中的应用以及常见问题分析在线研讨会的问答精选。希望能够起到抛砖引玉的作用：）大家有什么别的方面的问题可以在下面直接提问。研讨会回放： http://webinar.ofweek.com/activityDetail.action?activity.id=4391010&user.id=2问题精选：提问人： lijing 提问时间： 2011-11-29 11:04 用户关注问题： 软件方面，贵公司产品能否提供开方的开发接口。 官方回答：会得，我们的OMinidriver为C 开发包，另外还有其它的OEM datasheet 提供参考提问人： 斯蒂芬 提问时间： 2011-11-29 10:48 用户关注问题： （陈小砖的提问）李经理您好！我想请教一下：光纤光谱直读是指的是所有波长的直读吗？ 官方回答：所有波长点数据（比如2048个点，3648像素点），几ms内一次性全部读出提问人： 斯蒂芬 提问时间： 2011-11-29 10:42 用户关注问题： （陈浩的提问）我们是做红外激光的，在2200nm附近，传统单色仪很不好用，贵公司的顶配产品在该波段的精度是多少？速度？给我一份材料 官方回答： NIRquest 900nm-2500nm,速度可达1ms用户关注问题： （刘达的提问）您好，贵公司的光谱仪产品用来测膜厚需要搭配什么附件？精度能到多少？测量原理能详细说下吗？ 官方回答： 通过反射率测量、干涉原理等来测量-产品nanocalc椭偏光谱测量-产品SPecEI2000用户关注问题： （陈伟齐的提问）但我们测出的确是几百K呀，我现在都不知乍办了 官方回答： 如果是用光谱仪测量的请检查如下：1. 辐射能量灯是否过使用寿命2. 光谱仪波长准确度，最好重新校准下3. 注意采光方式，一般建议用余弦校正器或积分球来采集用户关注问题： （杨合的提问）CCD感应不了1100nm以上的波长吗？ 官方回答： CCD过1100nm，响应比较弱，一般会更换为InGaAs探测器用户关注问题： （陈伟齐的提问）但有标准为什么在不同的测试仪器下色温的差距相差太大 官方回答： 这根仪器差别与采光方式有关，我们曾跟NIST,中国计量院及美能达的色度计比对过，色温差别只有几十K用户关注问题： （陈浩的提问）贵公司的产品跟日本横河的OSA6370系列有什么区别吗？我需要宽度比较大的产品，最好紫外到2200nm的，这样的配置总价在多少范围？ 官方回答： 我们可从紫外180nm-2500nm,不过需要两台光谱仪搭配使用，一台可以完成180nm-1100nm,另一台可覆盖900nm-2500nm用户关注问题： （伍省铭的提问）测试波长3um，0.1nm分辨率，或者更高分辨率的光谱仪 官方回答： 我们有ANir系列有2000nm-3400nm的便携性傅里叶近红外光谱仪，分辨率可能有8cm-1波数左右，会换算一下nm分辨率，可能分辨率要求要求有点苛刻用户关注问题： 专家好！我测试过程遇到一点小问题，是关于显色指数的测试，一般能源之星规定，R9的数值要大于0，但是有些灯它的R9有小于0，就是负数，一般是怎么回事啊？？ 官方回答： 这个具体测试程序，一般要查一下具体标准；不过通过光谱算法，可以得到所有的显色指数的参数，我们的光谱仪上集成了这一功能，通过测量光谱可以得到诸如色坐标，色温，显色指数，主波长等等的信息用户关注问题： 想问一下李宇经理：我们有一款测试LED光参数设备，因为缺少一根光纤导线，平时测量时我们是直接将待测LED堵在接收器接口，这样的测试结果和用光纤导入测试结果主要区别或者说误差大概在哪几个方面表现出来？另外一个问题是：光纤导入时对于脉冲和非脉冲测试误差是一样的吗？ 官方回答： 测量时，一般要先进性绝对辐射校准，然后对LED进行颜色、光通量等的测量；一般来讲不同的采光方式会导致稳定性、测量精度差异，要进行稳定及精度较高的测量，最好采用积分球加光纤加光谱仪的测量方式；尤其是光通量测量时，建议采用积分球方式，一方面稳定，另一方面更准确。提问人： 崔庆华 提问时间： 2011-11-28 08:48 用户关注问题： 微型光纤光谱仪与传统光谱仪的区别在哪里主要构造是怎样的，有什么优势谢谢 官方回答： 光纤光谱仪就是光谱仪，普通紫外-可见、近红外光谱仪能完成的操作，在这个小黑盒子里都能完成。与传统光谱仪最大的区别就是采用了 后置分光 操作。通常的分光度计，采用复合光先分成单色光，然后照射样品，通过或从样品返回后再到光电转换。光纤光谱仪采用复合光照射到样品，通过或返回的光经过光栅分光成谱带，投射到阵列（阵面）检测器，多个点同时完成光电转换，因此就避免了分光器件的移动来满足波长变化的设计限制。这个帖子里的内容可以参考：http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20111027/3611179/提问人： 彭盛 提问时间： 2011-11-27 15:12 用户关注问题： 如果外加积分球，利用OceanOptics的光纤光谱仪，和标准灯比对，贵公司产品的强度校准的可靠性如何？与扫描试光谱仪对比，光谱强度可靠性差多少？ 官方回答： OceanOptics的标准灯是NIST朔源的，经过校准以后，我们的光谱仪在可见光范围的强度误差在5%以内。提问人： 朱明明 提问时间： 2011-11-24 12:17 用户关注问题： 微型光纤光谱仪在国内应用情况如何？ 官方回答： 我们在国内的应用蛮广泛的，光纤光谱仪应用比较广泛化学计量方面诸如：吸收浓度、荧光、拉曼、元素发射谱检测，半导体行业：薄膜透射、反射、膜厚测量，折射率测量、太阳能光谱检测照明行业：光效、光通量、颜色、色温、显色指数、光谱检测医药环保、宝石鉴定等等，应用广泛用户关注问题： 贵公司这种光谱仪测试的波段范围是什么，是否可以测试UV,IR的LED器件 官方回答： UV段最低可以测到170nm左右，IR段一般到2500nm提问人： xiupeiyang 提问时间： 2011-11-14 21:54 用户关注问题： 曾经在展会上向贵公司询问过有没有外径为30-50um光纤，再次求解答，谢谢。 官方回答： 不知您做什么应用需要这么细光纤？我们公司的光纤最细的芯径有8um，但是如果要加上包覆的材料就不可能那么细了。您可以给我们邮件（AsiaSales@oceanoptics.com）或者电话（021-62956600）继续探讨提问人： qiu 提问时间： 2011-11-13 00:19 用户关注问题： 请输入问题内容：微型光纤光谱仪有没有联网记录功能？ 官方回答： OceanOptics的JAZ光谱仪有网络功能关于细节可以联系我们（电话：021-62956600 Email: AsiaSales@oceanoptics.com）或者参见：http://www.oceanopticschina.cn/Products/jaz.asp提问人： 李兴军 提问时间： 2011-11-11 16:25 用户关注问题： 不知道贵司有没有在线测试设备,可以在我们灯具生产过程中对灯具的色温,显色指数,光通量进行在线测试,要求测试时间短,测试效率高? 官方回答： 我们的光纤光谱仪可以做到在线监测、筛选等。一些LED分光机厂商集成我们的设备做lED分光筛选的高速检测器提问人： 孟凡勤 提问时间： 2011-11-10 22:23 用户关注问题： 请问贵公司有没有测量光折射率的仪器？ 官方回答： 有的，我们的椭偏仪可以做到，可以测量膜厚，折射率及消光系数，可在我们的网站上查到SpecEL Ellipsometer Systemht

1、什么是光谱仪分辨率光谱分辨率为探测光谱辐射能量的最小波长间隔，而确切的讲，为光谱探测能力。它是仪器对于紧密相邻的峰可以分辨的最小波长差值，表示仪器实际分开相邻峰的能力，即ν/△ν或（λ/△λ）,ν为两峰中任一峰的波数，△ν为两峰波数之差。光谱仪分辨率又称波段宽度，它是指探测器在波长方向上的记录宽度，又称波段宽度(band width)。光谱分辨率被严格定义为仪器达到光谱响应最大值的50%时的波长宽度。它是最主要的仪器指标之一，也是仪器质量的综合反映。 http://www.wiyiqi.cn/uploads/allimg/150528/1-15052Q14I11Q.jpg2、限制光谱仪分辨率的因素各种光学仪器成像的清晰程度不仅要从几何光学的定律来考虑,选择透镜焦距、多个透镜的组合等,最终还要受光的衍射现象的限制.当放大率大到一定程度后,仪器分辨物体细节的性能不会再提高了.这是由于衍射的限制,光学仪器的分辨能力有一个最高的极限.根据瑞利准则,当两条强度分布轮廓相同的谱线#1的最大值和#2的最小值相重叠时,它们刚好能被分辨.入射狭缝宽度为W,出射狭缝宽度为W ,狭缝无限细时,W∃0,W ∃0.最大分辨率时的谱线轮廓如图3(a).此时理论上最大分辨率为http://www.wiyiqi.cn/uploads/allimg/150528/1-15052Q1543CT.jpg但狭缝不可能是无限细的,所以谱线会因狭缝的宽度而使光谱变宽,分辨率降低.3、如何提高光谱仪分辨率仪器的分辨率主要取决于仪器分光系统的性能。对于色散型仪器而言，其分辨率取决于分光后狭缝截取的波段精度，狭缝越小截取的波段越窄，分辨率越高。但随之而来的是能量急剧下降，灵敏度不断降低，为了兼顾检出灵敏度，就不能让狭缝无限制地缩小来提高分辨率，因此，要想让色散型的仪器分辨率达到0.1cm-1，又能得到一张质量良好的谱图是很困难的事。而对于傅里叶型的近红外光谱仪，由于有多路通过的特点，无狭缝的限制，因此仪器的分辨率仅取决于干涉采样数据点的多少，即对一定波长的光束来说,仪器的分辨率只与干涉仪动镜的移动距离有关.要想获得高分辨率,就要使动镜移动较大的距离,而移动距离越大,干涉仪制作起来就越困难.因此,就要改变光谱仪的设计,利用较短的移动来获得较大的光程差.4、如何选择光谱仪分辨率分得愈细，波段愈多，光谱分辨率就愈高，现在的技术可以达到5~6nm（纳米）量级，400多个波段。细分光谱可以提高自动区分和识别目标性质和组成成分的能力。传感器的波谱范围，一般来说波谱范围窄，则相应光谱分辨率高。举个例子：可以分辨红外、红橙黄绿青蓝紫紫外的传感器的光谱分辨率就比只能分辨红绿蓝的传感器的光谱分辨率高。一般来说，传感器的波段数越多波段宽度越窄，地面物体的信息越容易区分和识别，针对性越强。

各位大神，请教一个问题，做近红外积分球漫反射时的扫描参数（扫描次数、分辨率等）应该怎么确定？用哪些指标来说明这个参数是合适的？

现代近红外光谱仪器从分光系统可分为固定波长滤光片、光栅色散、快速傅立叶变换和声光可调滤光器(AOTF)四种类型。光栅色散型仪器根据使用检测器的差异又分为扫描式和固定光路两种。在各种类型仪器中，光栅扫描式是最常用的仪器类型，采用全息光栅分光、PbS 或其他光敏元件作检测器，具有较高的信噪比。由于仪器中的可动部件(如光栅轴)在连续高强度的运行中可能存在磨损问题，从而影响光谱采集的可靠性，不太合适于在线分析。 傅立叶变换近红外光谱仪是目前近红外光谱仪器的主导产品，具有较高的分辨率和扫描速度，这类仪器的弱点同样是干涉仪中存在移动部件，且需要较严格的工作环境。AOTF 是90年代初出现的一类新型分光器件，采用双折射晶体，通过改变频率来调节扫描的波长，整个仪器系统无移动部件，扫描速度快，具有较好的仪器稳定性，特别适合在线分析。但目前这类仪器的分辨率相对较低，AOTF 的价格也较高。随着多通道检测器件生产技术的日趋成熟，采用固定光路、光栅分光、多通道检测器构成的NIR 仪器，以其性能稳定、扫描速度快、分辨率高、性能价格比好等特点正越来越引起人们的重视。在与固定光路相匹配的多通道检测器中，常用的有二极管阵列(Photodiode-array 简称PDA)和电荷耦合器件(Charge Coupled Devices 简称CCD)两种类型。 国外NIR 光谱仪发展状况：国外便携式近红外光谱仪的研制工作开展的较早，技术也比较成熟。从厂家的网上材料看，NIR 仪器不断向小型化、固态化、模块化和快速实时方向发展。其中典型的有美国的ASD公司的可见/近红外便携式光谱分析仪Labspec Pro 系列，可选择光谱测量范围1000-1800nm、1000-2500nm、350-2500nm，光纤探头，并配以用于化学计量学模型编程的 Unscrambler 标准软件。澳大利亚Integrated Spectronics Pty Ltd 的PIMA (Portable Infrared Mineral Analyzer)是典型的便携式野外岩石矿物NIR 分析仪器。PIMA 系光栅扫描型，光谱范围1 300～2500 nm，仪器重2.5Kg，野外电池供电，外接笔记本电脑。 Ocean Optics Inc.研制生产的USB2000 微型光纤光谱仪(USB2000 Miniature Fiber Optic Spectrometer)， 有标准组件的光谱仪系统，配以不同的光栅、狭缝、不同的光纤设备等，可检测吸收、反射、发射光谱等，范围200-1100nm。USB2000 整体尺寸为89mm×64mm×34mm，重量在270克左右。 我国NIR仪器的研制起步较晚，90 年代中期，有的厂家在生产傅立叶变换红外光谱仪的基础上，开发生产了傅立叶变换近红外光谱仪器。北京北分瑞利分析仪器有限责任公司(原北京第二光学仪器厂)研制出傅立叶变换型NIR 光谱仪。在多通道近红外光谱仪器的研制方面，石油化工科学研究所研制、深圳英贤仪器公司生产的NIR-2000 型近红外光谱仪已于1998 年9 月通过中国石油化工集团公司鉴定，并进入批量生产。该仪器采用硅基2048 像素CCD 作检测器，波长范围700～1100nm，主要用于多种石油产品组成和性质的分析。

[color=#444444]我做有机催化方法学的，化合物做质谱，只允许高分辨小数点后第四位有差异。最近做了两个样品，和别的样品的区别就是同时含有乙酰基保护的氮和一个较远的双键，高分辨做出来，加了钾离子还差2，如果是加钠离子和一个中性水分子就是对的，但是在做高分辨质谱的过程中有没有可能引入水分子的情况呢？这点很不解呀，请教这方面专业的,能不能告诉我一般情况下会加哪些阳离子或者中性分子呢？[/color]

AXSUN的IntegraSpec?系列多功能近红外分析仪是目前美国[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]领域领袖群仑的尖端产品. IntegraSpec? 系列的核心技术之一微光机电系统MEMS是近几年在美国发展成熟的先进技术,MEMS芯片的生产工艺同半导体集成电路的生产工艺一样,都是在超净环境全自动化车间里用机械手装配而成.MEMS芯片的生产工艺决定了它同集成电路有很多共同点,它们都是对传统产品的一次革命,都具有高可靠性,高稳定性,高一致性等等特点. IntegraSpec?系列的另一项核心技术是近红外波段独特的波长可调激光器,其亮度比传统仪器用的灯泡亮度要高好几个数量级,并且激光的波长和强度的短期和长期稳定性非常高. 目前市场上传统的傅立叶[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]体积庞大,价格昂贵,对环境温度震动等非常敏感,只能是放在实验室的娇贵仪器,不能适应生产线上的各种复杂环境 另一类[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]结实并且体积小,但分辨率灵敏度等各项性能又很难满足用户要求.Axsun公司在背景强大的投资支持下经过几年反复研究开发,最终使得 IntegraSpec?系列微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]性能超群,适应各种复杂环境而迅速占领美国制药,石化,农业等市场.大规模的生产使得MEMS芯片的成本会变得越来越便宜,其应用前景也将越来越广阔. 建立在先进的微光机电系统(MEMS)技术之上的IntegraSpec?系列[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]性能极其优越,稳定可靠,系统集成容易,价格便宜,仪器设计寿命为25年,不需维修,无消耗品,是理想的在线过程控制和便携式近红外分析仪.其主要性能特点如下: 1. 坚固结实,分光系统为全密封芯片,电子制冷,恒温工作.因而仪器对使用环境非常不敏感,抗震动,耐冲击,不怕温度湿度变化,特别适用于在线监测和便携式使用. 2. 光源为波长可调激光器模块,波长和强度稳定性最佳,信号强度高. 3. 性能优越,各项指标不低于大型而昂贵的实验室用傅立叶[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url],而且仪器的一致性好,使用灵活,可以用于气体,液体和固体的透射/反射测量,广泛应用于制药,石化,农业等各行业的过程控制和质量监测. 4. 采用成熟可靠的半导体集成芯片技术,仪器的设计寿命为25年,无须维修. 5. 功耗低,只有11到20瓦,电池供电时间长 6. 独特的专利技术,内置式校正系统(WARM? 波长/信号强度校正模块),使这种仪器可以非常方便地同其它仪器进行模型转换. 7. 数据采集速度快,一条谱线的采集时间为毫秒级,适用于实时在线测量. 8. 操作使用简单,仪器的长期稳定性优异,使用成本低.详情请参考: http://www.sepvest.com/Products/axsun.htmwww.axsun.com