时间分辨红外吸收测量系统

非接触式亚微米分辨红外拉曼同步测量系统 — —mIRage O-PTIR系统 产品简介：美国PSC (Photothermal Spectroscopy Corp, 前身Anasys公司)最新发布的一款应用广泛的亚微米级空间分辨率的非接触式亚微米分辨红外拉曼同步测量系统。基于独家专利的光热诱导共振（PTIR）技术，mIRage产品突破了传统红外的光学衍射极限，其空间分辨率高达500 nm，可以帮助科研人员更全面地了解亚微米尺度下样品表面微小区域的化学信息。 mIRageTM O-PTIR 光谱O-PTIR (Optical Photothermal Infrared) 光谱是一种快速简单的非接触式光学技术，克服了传统IR衍射的极限。与传统FTIR不同，不依赖于残留的IR 辐射分析，而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，来反映微小样品区域的化学信息。 mIRage工作原理：• 可调的脉冲式中红外激光汇聚于样品表面，并同时发射与红外激光共线性的532 nm的可见探测激光；• 当IR吸收引发样品材料表面的光热效应，并被可见的探测激光所检测到；• 反射后的可见探测激光返回探测器，IR信号被提取出来；• 通过额外地检测样品表面返回的拉曼信号，可以实现同时的拉曼测量。 O-PTIR克服了传统红外光谱的诸多不足：• 空间分辨率受限于红外光光波长，只有10-20 μm• 透射模式需要复杂的样品准备过程,且只限于薄片样品• 无传统ATR模式下的散射像差和接触污染 O-PTIR的优势之处在于: • 亚微米空间分辨的IR光谱和成像（~500 nm），且不依赖于IR波长• 与透射模式相媲美的反射模式下的图谱效果• 非接触测量模式——使用简单快捷，无交叉污染风险• 很少或无需样品制备过程 （无需薄片）, 可测试厚样品• 可透射模式下观察液体样品• 可以与拉曼联用，实现同时同地相同分辨率的IR和Raman测试，无荧光风险mIRage 技术参数 波谱范围模式探针激光样品台最小步长样品台X-Y移动范围IR (1850-800 cm-1)反射 532 nm 100 nm 110*75 mmIR (3600-2700 cm-1)透射Raman (3900-200 cm-1)反射 重要应用实例分析： 1、多层薄膜 高光谱成像： 1 sec/spectra. 1 scan/spectra样品区域尺寸：20 μm x 85 μm size. 1 μm spacing.图谱中可以明显看出在不同区域上的羰基，氨基以及CH2 拉伸振动的分布。 2、高分子膜缺陷左：尺寸为240 μm的两层薄层上缺陷的光学图像；右：在无缺陷处（红色）和缺陷处（蓝色）的样品的IR谱图，998 cm-1处为of isotactic polypropylene 的特征红外吸收峰。 3、生命科学 左：70*70 μm范围的血红细胞的光学照片；中：红色条框区域在1583cm-1处的Raman照片；右：红血细胞选择区域的同步的IR和Raman图谱 上左：水中上皮细胞的光学照片；上右：目标分子能够在红外光谱上很容易的区分和空间分离，可以明显看到0.5-1.0 μm的脂肪包体；下：原理示意图：红外光谱测量使用透射模式，步长为0.5 μm。 4、医药领域 左：PLGA高分子和Dexamethasone药物分子的混合物表面的光学照片中：在1760 cm-1 出的高光谱图像，显示了 PLGA在混合物中的分布，图像尺寸40 μm * 40 μm右：在1666 cm-1 出的高光谱图像，显示了 Dexamethasone在混合物中的分布，图像尺寸40 μm *40 μm 5、法医鉴定 左：800 nm纤维的光学照片右：纳米纤维不同区域的O-PTIR图谱 6、其他领域• 故障分析和缺陷• 微电子污染• 食品加工• 地质学• 考古和文物鉴定 部分用户及发表文章 [1] Ji-Xin Cheng et al., Sci. Adv.2016, 2, e1600521.[2] Ji-Xin Cheng et al., Anal. Chem. 2017, 89, 4863-4867.[3] Label-Free Super-Resolution Microscopy. Springer, Biological and Medical Physics, Biomedical Engineering.创新点： mIRage O-PTIR (Optical Photothermal Infrared) 是基于独家专利的光热诱导共振（PTIR）技术，m其突破了传统红外的光学衍射极限，空间分辨率高达500 nm，可有效助力科研人员更全面地了解亚微米尺度下样品表面微小区域的化学信息。 非接触式亚微米分辨红外拉曼同步测量系统

报告简介： 半导体器件，尤其是高密度的集成电路，常见的污染莫过于微粒和有机化学品污染。该类污染物常落于器件的关键部位并毁坏器件的功能成为致命缺陷。目前微粒的量度尺寸已经降到亚微米，这种亚微米的小尺寸污染检测与鉴别尚未有高效准确的表征手段。有机化学品污染以多种形式存在，如人的皮肤油脂，净化室空气，机械油，清洗溶剂等。如何在凹凸不平的集成电路微区里发现并鉴定有机化学品污染，提升器件良品率，已成为众多科研工作者的研究课题。传统的傅里叶变换红外光谱FTIR/QCL一直是半导体器件污染的常用表征手段，但该技术在关键问题的表征上存在一些局限性，例如空间分辨率(10-20 μm) 较差和对扫码预约观看报告时间：2021年11月24日 14:00 主讲人：赵经鹏 博士赵经鹏，博士，毕业于法国科研中心，主要研究方向为高分子聚合物及纳米材料物化性能表征等相关研究工作，在Quantum Design中国公司负责非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统（mIRage）和台式X射线精细结构吸收谱（easyXAFS）等相关产品的技术支持及市场拓展等工作。技术线上论坛：https://qd-china.com/zh/n/2004111065734

前言芯片是科技领域核心技术，是电子产品的“心脏”，是“工业粮食”。在新一轮科技革命与产业变革背景下，大力推动高科技产业的创新发展对于抢占全球高科技领域制高点、增强产业发展优势和提高国际竞争力的战略作用更加凸显。 而如何解决芯片/半导体器件有机异物污染问题，成为众多科研工作者的研究难题。虽然元素和无机分析存在高空间分辨率技术，如SEM-EDX，但在微米和亚微米尺度上识别有机污染物一直是巨大挑战。在过去的几十年里，传统的傅里叶变换红外光谱FTIR/ QCL显微技术虽然得到了广泛的应用，但在关键问题上存在一些局限性，例如相对较差的空间分辨率(5-20 μm)和对仪器介绍图1. 设备及原理图 基于光学-光热技术(O-PTIR)的亚微米分辨率红外拉曼同步测量系统mIRage可实现远场红外+拉曼显微镜的同步测量，该技术具有非接触、免样品制备、亚微米分析等优点，已广泛应用于硬盘和显示器等器件的成分分析。mIRage扩展集成的同步拉曼显微镜，主要用于目标物的应变/应力、掺杂浓度、DLC等测试。获取的高质量反射模式光谱可以通过亚微米红外拉曼同步测量系统mIRage在商业数据库中进行光谱比对检索，终确定亚微米到微米的污染物成分。mIRage光谱的显著优势：1. 亚微米红外空间分辨率，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，无须制备样品；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 的污染识别和控制对于把控制造过程以及高科技产品开发至关重要，随着愈发严格的标准和产品尺寸的缩小，识别较小的污染物变得越来越重要和困难。mIRage的先进光学光热红外(O-PTIR)技术的出现彻底改变了微电子器件微小缺陷的红外化学分析方法。mIRage的工作原理是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，集成拉曼光谱仪后，mIRage系统可提供同一地点，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。 精彩案例分享 在本文中，我们将介绍通过亚微米红外+拉曼同步测量技术对只有几微米尺寸的缺陷进行电子器件失效分析的研究，案例中的硬盘组件和显示组件由希捷技术提供。 图2为微电子器件免制样，原位测量数据。该案例展示了互补的、验证性的mIRage红外光谱和拉曼光谱的信息。尽管mIRage红外光谱是在反射模式下采集的，但它完全可以与FTIR/ATR数据库中的光谱相媲美。通过与KnowItAll(Wiley)红外光谱和拉曼光谱数据库进行比对，确定这种特殊的污染物可能是一种聚醚(缩醛)材料。污染可能源于研发过程中的异物，包括聚合物、润滑剂等。在此次测试中，mIRage获取的谱图与标准谱峰位重合度超过95%。图2. 左：可见图像显示6 µm缺损位置，右上：与标准数据库比对未知物质的红外光谱；右下：与数据库比对未知物质的拉曼光谱 在许多情况下，传统红外仪器可能会收到一些物质的影响无法直接接触到污染物。图3显示了金属薄膜下20 μm的黑色污染，从金属薄膜的白色圆形分层中可以看到，这是由于有缺陷的薄膜晶体管显示器突出造成的。传统的ATR显微镜的使用将受到薄膜存在的限制，阻碍直接接触污染粒子。此类样品可以通过mIRage进行光谱焦平面定位实现光谱检查，无需额外的样品制备或对粒子进行物理提取。特别是在1706 cm−1波段有强宽红外吸收带的存在，表明污染粒子可能是硫化的苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)，已氧化形成羧酸。图3. 左上角：样品和测量的示意图；左下：光学图像缺陷；右：缺陷区域不同位置的mIRage红外光谱。颜色对应于光学图像上的标记。 结论综上所述，我们引进的革命性红外拉曼同步测量系统mIRage在显微红外方面取得了重大进展，如亚微米分辨率测量（~500 nm）、非接触模式测量(非ATR)、非破坏性和免样品制备、点线/面多模式分析、无任何色散/散射伪影以及提供数据库检索等。希捷科技选择mIRage系统是为了研究制造工艺和产品早期开发的污染改善问题。本文介绍的基本原理和实例表明mIRage在识别硬盘和相关精细电子行业的缺陷和污染方面有诸多优势。在红外显微光谱的重要发展领域中，mIRage技术具有颠覆性的潜力。而拉曼光谱仪的联用进一步拓展了它的能力，实现亚微米红外+拉曼显微镜同步测量(同一时间、同一点、同一空间分辨率)，以提供互相印证的补充和确认信息。亚微米分辨红外拉曼同步测量系统mIRage的应用领域正在不断扩大，涵盖了聚合物、药学、司法鉴定、半导体器件缺陷分析、生命科学、环境地质、古生物等众多传统领域。

微秒级时间分辨超灵敏红外光谱仪 传统光谱仪由于光源，测量方式等限制，需要几秒钟或者更长的测量时间来获取一个完整的光谱。 然而，生物医学、化学动力学等许多过程都是发生在微秒级的时间内，这些过程是传统技术的光谱仪没办法观察到。IRsweep公司推出的IRis-F1时间分辨快速双光梳红外光谱仪是一种基于量子级联激光器频率梳的红外光谱仪，突破了传统光谱仪需要几秒钟或者更长的测量时间来获取一个完整的光谱的限制，能实现高达1 μs时间分辨的红外光谱快速测量，完美提供了结合高测量速度（微秒级时间分辨率）、高光谱分辨率和宽光谱范围的解决方案，这种高速的测量方案开启了生物医药、化学反应动力学光谱分析的全新的可能。IRis-F1 微秒级时间分辨超灵敏红外光谱仪 IRis-F1 微秒级时间分辨超灵敏红外光谱仪原理示意图 主要特点： 1 μs时间分辨率 高达0.25 ~0.5 cm-1波数分辨率 双量子级联激光频率梳技术提供高能量光源 测量数据信噪比高 易于微量及痕量光谱分析 方便易用、可靠性高 主要技术参数： 高信噪比广泛的应用领域： 时间分辨光谱 动力学研究 光催化研究 高通红外光谱分析 适用固体、液体、气体样品化学成分分析 主要应用案例：1、菌紫红质时间分辨红外光谱研究 菌紫红质（bacteriorhodopsin）是存在于细菌（如生活在盐湖中的嗜盐细菌）中的光敏跨膜质子泵。 菌紫红质结构示意图 盐湖中嗜盐细菌光敏变色 实验装置示意图 时间分辨快速双光梳红外光谱测量结果显示： 成功观察到微秒时间分辨下的菌紫红质光敏状态变化 在微秒测试时间内，mOD浓度下光谱结果良好 光谱噪音水平低 时间分辨快速双光梳红外光谱适用于： 直接分析快速生物过程 实时研究动力学变化 高通分析蛋白-配体相互作用 时间分辨快速双光梳红外光谱测量结果 2、光催化过程的时间分辨红外光谱研究 三联吡啶钌（Ru(bpy)32+ ）由于具有良好的受激发特性，在电致发光（ECL）检测领域有着广泛的应用。 光催化水分解反应机理: (i) Ru(bpy)32+ 被光激活；(ii) 消耗 S2O82- ，变为3+ 价转态 (iii)在 Co3O4 催化下，电子从水转移到 Ru(bpy)33+ 还原成2+价转态 相应的实验方案示意图 时间分辨快速双光梳红外光谱测量结果显示： 成功观察到微秒时间分辨下的催化反应 获得μOD浓度下信号 能结合ATR技术时间分辨快速双光梳红外光谱适用用于： 催化反应 化学反应 反应过程监控时间分辨快速双光梳红外光谱测量结果 3、时间分辨红外光谱进行远距探测 远距探测用于远程探测危险物质，如爆炸物、生物/化学试剂等在安全防护领域具有重要的意义。而远距探测依赖于来自遥远表面的光束反射信号探测，具有较大的挑战。 实验装置示意图IRsweep远程探测方案测量结果 IRsweep远程探测方案测量结果显示： 成功探测到远程物体的漫反射信号 较高的输出能量具有远程探测的优势 能探测到 1 μg/cm2 表面覆盖的信号IRsweep远程探测方案可用于： 国土安全 机场安检 IRsweep 相关光学产品 IRcell – 超长光程激光样品池 适用于红外激光吸收光谱 工业、医疗、环境领域的痕量气体检测 工业过程控制 安全监控 微量样品测试 更低容量更高灵敏度 光程长度：349 cm 样品池体积：38 ml 低边噪声水平： 成功探测呼唤气体中的CO2和CO 较长的光程具有痕量气体探测的优势 对痕量气体探测具有很高的信噪比IRcell适用用于： 工业、医疗、环境领域的痕量气体检测 工业过程控制 安全监控 微量样品测试 部分用户 2018年8月，首套新一代IRis-F1时间分辨快速双光梳红外光谱系统在德国柏林自由大学（ Free University of Berlin）的Joachim Heberle 教授组成功完成安装。 创新点：基于量子级联激光器频率梳技术，突破了传统光谱仪需要几秒钟或者更长的测量时间来获取一个完整的光谱的限制，能实现高达1μ s时间分辨的红外光谱快速测量。 微秒级时间分辨超灵敏红外光谱仪

&ldquo 十年磨一剑,不敢试锋芒,再磨十年剑,泰山石敢挡&rdquo 。每一位从事实验研究的科研人员都梦想手中有一把利器,能够和侠客一样在科学的天地里纵横天下,快意恩仇。然而当看准一个研究方向后,手头不可能都有现成的设备,尤其是遇到国外设有技术壁垒的时候。 　　5月27日,Review　of　Scientific　Instruments　发表了中科院物理研究所软物质物理重点实验室翁羽翔研究组的一篇题为A　Q-switched　Ho:YAG　laser　assisted　nanosecond　time-resolved　T-jump　transient　mid-IR　absorbance　spectroscopy　with　high　sensitivity的仪器研制论文,便是一项磨剑之作。 　　蛋白质的动态结构信息是理解其生物学功能的基础。为此国际上发展多种蛋白质动态结构的测量方法,各有千秋。脉冲升温-纳秒时间分辨瞬态红外光谱便是其中的一种,相比较而言,该方法的特点时具有高的时间分辨率。其中涉及的关键设备之一为可调谐连续工作中红外激光源,用于蛋白质二级结构变化的红外指纹光谱指认。由于其在军事用途方面的敏感性,在2009年之前一直属于对华出口限制物资。 　　翁羽翔研究组长期致力于脉冲升温纳秒时间分辨红外光谱技术的发展及其在蛋白质动态结构方面的应用研究。该课题组与大连理工大学于清旭教授开展长期合作,于2005年建立了基于国内一氧化碳气体中红外激光技术的宽谱带脉冲升温-时间分辨瞬态光谱仪(测量精度为千分之一的吸光度差10-3&Delta OD　,Chin.　Phys.　2005,　14,　2484),并用于蛋白质动态结构的研究,取得了系列成果(Biophysical　Journal,　2007,93,　2756-2766 　2009,　97,　2811-2819 　Scientific　Reports,　2014,　4,4834)。在前期大量工作的基础上,该课题组意识到只有将已有设备的测量精度再提高一个数量级,即到达万分之一的吸光度差(10-4&Delta OD)之后才能满足普适性要求,由此对脉冲升温光源和一氧化碳气体红外激光光源提出更高的要求。 　　为此该课题组在2008年申请了中科院科研装备研制项目,提出研制新一代具有国际先进水平的脉冲升温-纳秒时间分辨中红外吸收差光谱仪 包括研制高稳定连续输出可调谐一氧化碳中红外激光探测光源,以及研制新型的脉冲激光加热光源,即空间模式稳定、输出能量稳定的纳秒调Q的Ho:YAG脉冲近红外激光光源(2.1微米,与安徽光机所吴先友研究员合作)。该设备对蛋白质细胞色素c的脉冲升温-时间分辨中红外光谱测量结果表明,在蛋白质酰胺I' 光谱范围(1600-1700　cm-1)内达到的平均测量精度为2× 10-4&Delta OD　。该指标目前领先于国际上同类设备。论文第一作者为物理所博士研究生李得勇,署名单位为中科院物理所,安徽光机所和大连理工大学,并申请了国家发明专利。 　　该工作的意义在于,通过对高性能设备的自主研发,不仅能够满足基础研究的需求,同时还带动了国内特种激光技术的发展。 　　此项工作得到了中科院科研装备研制项目和国家自然科学基金委的资助。 　　图例.　脉冲升温诱导的细胞色素c在重水中温度由25℃阶跃到35℃、温度跳跃2微秒后在酰胺I' 内的瞬态吸收谱。作为比较,实线为35℃和25℃间测得的傅里叶红外吸收差谱。

高温、高压和快速反应相关的高能反应系统常常依赖于吸收光谱学进行反应动力学基础研究及在线监控。对于这样的端环境，高带宽的吸收光谱测量可以为非平衡环境中的物质形成、温度测量和量子态种群的研究提供丰富的信息。通常此类反应时间短，且经常伴随复杂的热化学反应，因此在高带宽基础上，光谱测量速度至关重要。然而在如此端的条件下直接进行快速光谱测量是一个具挑战的技术难题。现有的宽带测量技术，例如傅立叶变换红外光谱仪或快速调谐的宽扫描外腔量子联激光光谱，虽然能提供令人满意的光谱覆盖范围，达到宽光谱的测量要求，但由于其原理上低时间分辨率的特点，无法达到快速测量的目的。通常，快速测量解决方法是使用一系列激光测量系统在特定范围波长下获取物质的光谱信息，然后组合形成混合的光谱信息。这种方法虽然可以较快速地实现光谱测量，但其所能提供的频谱信息十分有限，限制了其在相关高能反应系统体系下进行反应动力学研究的应用。针对这一技术难题，IRsweep公司基于快速发展的量子联激光（QCL）双频率梳技术开发了红外固态快速双光梳红外光谱仪 (DCS)。DCS突破了传统傅里叶红外光谱仪受其工作原理和光源限制所带来的时间分辨率低、高的分辨率下信噪比低、红外透射方法难以测量厚度大及毫米尺度的样品等缺点。可同时满足高测量速度（微秒时间分辨率，-1225 cm-1）图4 p-C3H4 / Ar在 1120 K、3大气压条件下的高温扫描QCL激光（ICL, 灰色）和DCS（蓝色）光谱对比 参考文献：[1] Nicolas H. Pinkowski et al., Dual-comb spectroscopy for high-temperature reaction kinetics, 2020, Meas. Sci. Technol. 31 055501, https://doi.org/10.1088/1361-6501/ab6ecc.

瑞士IRsweep公司成立于2014年，脱离苏黎世联邦理工学院，由Dr. Andreas Hugi，Dr. Markus Mangold，Dr. Markus Geiser三位创始人联合创立。该公司提供基于中红外光谱的量子联激光器（QCL）双频率梳的的光学传感解决方案，致力于为多种应用提供快速的、实时的、选择性强的和宽带光谱的激光光谱解决方案。 微秒时间分辨超灵敏红外光谱仪IRis-F1 传统光谱仪由于光源、测量方式等限制，需要几秒钟或者更长的测量时间来获取一个完整的光谱。然而，生物医学、化学动力学等许多过程都是发生在微秒的时间内，这些传统技术的光谱仪是无法观察到的。 IRsweep公司推出的微秒时间分辨超灵敏红外光谱仪IRis-F1是一种基于量子联激光器频率梳的红外光谱仪，能实现高达1 μs时间分辨的红外光谱快速测量，该技术结合了高测量速度（微秒时间分辨率）、高光谱分辨率和宽光谱范围的解决方案，这种高速的测量方案开启了生物医药、化学反应动力学光谱分析的全新可能。 主要特点： 1 μs时间分辨率 高达0.25 - 0.5 cm-1波数分辨率 双量子联激光频率梳技术提供高能量光源 测量数据信噪比高 易于微量及痕量光谱分析 方便易用、可靠性高 IRsweep公司目前主要提供的商业化产品还包括IRcell超长光程激光样品池。 适用于红外激光吸收光谱 工业、医疗、环境领域的痕量气体检测 工业过程控制 安全监控 微量样品测试更低容量更高灵敏度 光程长度：349 cm 样品池体积：38 ml 低边噪声水平： 2018年8月，套新一代的微秒时间分辨超灵敏红外光谱仪IRis-F1在德国自由柏林大学（ Free University of Berlin） Joachim Heberle教授组完成安装验收。Quantum Design中国子公司也于2018年正式将该产品引进中国，为中国客户提供高效的技术支持和解决方案，欢迎广大科研工作者垂询。 相关产品及链接：1、 IRsweep微秒时间分辨超灵敏红外光谱仪IRis-F1：https://www.instrument.com.cn/netshow/C305345.htm2、 neaspec纳米傅里叶红外光谱仪nano-FTIR：https://www.instrument.com.cn/netshow/C194218.htm3、 neaspec超高分辨散射式近场光学显微镜：https://www.instrument.com.cn/netshow/C170040.htm

报告简介：2024年4月3日，清华大学分析中心与Quantum Design中国将联合举办亚微米分辨红外-拉曼-荧光联用系统（PSC mIRage-LS）的培训讲座。本次培训将详细介绍mIRage-LS产品在化学、材料、环境、生命科学等多个领域的前沿应用，及上机操作、DEMO样品测试等，欢迎有需求的师生报名参加，一起探讨前沿应用与方案。培训议程：时间培训内容上午mIRage-LS亚微米分辨红外-拉曼-荧光联用系统产品及应用介绍下午上机演示，DEMO样品测试培训时间：2024年4月3日（周三）10:00-16:00培训地点：清华大学理科楼报名方式：1. 邮箱报名：andy@qd-china.comperry@qd-china.com2.电话报名：010-85120278-868010-85120278-8773. 扫描二维码或点击此处报名：备注：1. 报名截止时间2024年4月2日16:00，报名截止后将进行邮件确认。2. 本学期计划按照样品分类安排专题上机培训。欢迎有相关需求的师生联系我们，一起探讨培训内容与方案。mIRage-LS介绍mIRage-LS是美国PSC公司推出的一款基于光热红外（O-PTIR）原理的新型显微红外光谱仪。与传统FTIR不同，mIRage-LS不依赖于残留的红外辐射分析，而是采用可见光作为“探针”，检测样品因本征红外吸收引发的表面快速光热膨胀或收缩变化，进而获取样品表面微小区域的结构信息。mIRage-LS采用非接触模式测量，制样简单，空间分辨率可达亚微米级（~500 nm），适用于化学、材料学、环境学、生命科学等多个领域。图1 mIRage-LS光谱仪mIRage-LS的优势：&bull 亚微米空间分辨的红外光谱和成像（~500 nm）；&bull 与透射模式相媲美的反射模式下的图谱效果；&bull 非接触测量模式—使用简单快捷，无交叉污染风险；&bull 很少或无需样品制备过程(无需薄片), 可测试厚样品；&bull 可透射模式下观察溶液中的样品；&bull 实现同时同地相同分辨率的IR和Raman测试；&bull 荧光显微成像实现荧光标记样品快速定位。图2 OPTIR光谱测试原理mIRage-LS应用领域1. 环境微塑料图3 微塑料颗粒（~600 nm）的O-PTIR光谱及成像分析(引自Microscopy Today, 2022, 17, 3, 76-85)2. 高分子材料图4 1210 cm-1处采集的PP/PTFE的O-PTIR光谱和显微图像(引自Materials & Design, 211 (2021), 17, 110157)3. 半导体图5 薄膜晶体管显示器中污染物的O-PTIR分析图6 器件表面缺陷的红外和拉曼光谱同步（同时间、同位置）分析(引自Microscopy Today, 2020, 28, 3, 26-36)4. 生命科学图7 脑组织的明场显微图像、O-PTIR光谱及成像分析图8 无荧光标记条件下单个细胞的O-PTIR显微光谱及成像分析(引自Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine, 43 (2022) 102563)5. 文物鉴定图9 柯罗19世纪绘画作品中锌皂异质性的O-PTIR显微光谱及成像分析(引自Anal. Chem. 2022, 94, 7, 3103–3110)

XY-2201E总有机碳TOC分析仪　　水质总有机碳的测定燃烧氧化 非分散红外吸收法TOC分析仪　　水质总有机碳的测定燃烧氧化-非分散红外吸收法（TOC分析仪）是一种常用的水质检测方法，用于测量水中的总有机碳。这种方法通过燃烧样品，将有机碳转化为二氧化碳，然后使用红外光谱仪测量其浓度。　　具体步骤包括：　　1. 样品处理：将水样进行适当的前处理，如去除悬浮物和金属氧化物等，以避免干扰。　　2. 燃烧氧化：将处理过的水样在高温下进行燃烧，使有机物氧化为二氧化碳，以便测量其浓度。　　3. 非分散红外吸收法：使用红外光谱仪测量生成二氧化碳的浓度，从而推算出总有机碳（TOC）的含量。　　这种方法的优点是测量范围广、灵敏度高、选择性好，可以用于测量不同类型和浓度的水样。同时，TOC分析仪是一种连续测量的仪器，可以实时监测水样的TOC浓度，有助于及时了解水质状况。　　一、产品介绍：　　XY-2201E总有机碳TOC分析仪采用了高温催化燃烧氧化法，将试样连同净化气体(高纯氧)分别导入高温燃烧管和低温反应管中，经高温燃烧管的试样被高温催化氧化，其中的有机碳和无机碳均转化为二氧化碳，经低温反应管的试样被酸化后，其中的无机碳分解成二氧化碳，两种反应管中生产的二氧化碳经载气输送依次被导入非分散红外气体检测器NDIR中, CO?被检测。从而分别测得水中的总碳（TC）和无机碳（IC）。总碳与无机碳之差值，即为总有机碳（TOC）。即：TOC=TC-IC　　二、产品特点：　　1.高温催化氧化，对于难消解的有机碳，也能高效率的氧化，使得产品易于分析高浓度的TOC样品；　　2.快速分析(1～4min)；　　3.更高的安全性，燃烧炉加热采用多重保护，独立于温度控制系统的过热保护电路，过热能自动切断加热，确保产品安全；　　4.实时流量监视，保持流路稳定，保证数据的可靠性；　　5.管路多方位清洗和吹扫，可以根据需求，按操作要求清洗内部回路，大大减少了故障发生率及仪器维护时间；　　6.仪器自动排废，自动排酸和进酸，进酸量控制稳定；　　7.较少的样品和试剂消耗，每次测量需消耗高纯水0.5μL,酸试剂2ml(IC测试时)，高纯氧气约2000ml(标况下，流速100ml/min，通气时间20min.)；　　8.NDIR检测器的CO?检测有良好的线性和高准确性。CO?信号转化成为一个峰曲线，然后再由内置的数据处理器计算出TOC数值(TC与IC之差)；　　9.催化燃烧氧化法氧化能力强，几乎可以氧化所有的有机物且性能稳定。680℃燃烧法几乎是在所有盐份的融点以下，这样可以延长催化剂和燃烧管的寿命，这一点尤其是在测定对象是含盐份的水样时很重要；　　10.仪器使用高分辨率7寸触摸宽屏，采用智能系统，全中文界面，使得界面友好，操作简便。　　三、技术参数：　　1.测定范围：0～1000mg/L(非稀释状态），稀释状态可达到0～30000mg/L　　2.重 复 性：≤ 3%　　3.示值误差：TC：±0.1%F.S或±5%(取较大者)　　IC：±0.1%F.S或±4%(取较大者)　　4.线 性：R2≥99.9%　　5.检出下限：0.5mg/L　　6.分析时间：2～4min　　7.注 射 量：10μL～500μL　　8.外部存储：U盘　　四、使用范围：　　地表水、地下水、生活污水、工业废水中总有机碳(TOC)的测定，应用于环境监测、城市给排水、疾病控制、化工电力等行业。

一、 neaspec推出全新一代纳米光谱与成像系统neaSCOPE系列产品 近期，全球知名纳米显微镜领域制造商neaspec推出了纳米光学显微镜neaSCOPE全新一代系列产品，加载了全新技术，拓展了产品功能，以满足客户多样的实验需求。neaSCOPE是基于针增强的纳米成像和光谱，以应用为目的，满足客户在科学，工程和工业研究等不同领域的科研需求。由于其高度的可靠性和可重复性，neaSCOPE已成为纳米光学领域热点研究方向的科研设备，在等离子激元、二维材料声子化、半导体载流子浓度分布、生物材料红外表征、电子激发及衰减过程等众多研究方向得到了许多重要科研成果。neaSCOPE技术特点和优势包括：♢ 行业的针增强技术，高质量的纳米分析实验数据。♢ 采用模块化设计，针对用户的实验需求量身定制配置，同时兼顾未来的升需求，无需重复购置主机。♢ 软件使用方便，提供交互式用户引导功能，让新用户也能快速上手。流程化的软件界面，逐步引导用户轻松完成实验操作。♢ 功能多样、可靠性高，已得到大量发表文章的印证，在纳米光学领域有很深的影响力，是国内外实验室的头号选择。二、neaSCOPE全新一代产品型号 IR-neaSCOPE：基于AFM 针的激光诱导光热膨胀的纳米红外成像和光谱。IR-neaSCOPE可测量纳米红外吸收谱。该设备利用AFM-IR机械信号来检测样品中激光诱导的光热膨胀。IR-neaSCOPE无需红外探测器和光学干涉仪，为热膨胀系数大的样品（如聚合物、生物材料等）提供了一种经济高效的纳米红外成像及光谱研究的解决方案。IR-neaSCOPE提供红外吸收成像，点光谱和高光谱成像，并可升到IR-neaSCOPE+s，拓展更多功能，实现更多种类材料的研究。♢ 将样品的光学与机械性质有效地去耦，实现无伪影的吸收测量。♢ 将激光地聚焦在探针上，实现优化条件下对样品的无损表征。♢ 互动式软件界面，帮助新用户直接上手，获取高质量数据。IR-neaSCOPE+s：探测商用AFM针的弹性散射光，实现纳米红外成像和光谱。IR-neaSCOPE+s能实现10 nm空间分辨率的化学分析和电磁场成像。该设备利用先进的近场光学显微镜技术来测量红外吸收和反射率，以及局部电磁场的振幅和相位。设备支持红外纳米成像、点光谱、高光谱、以及纳米 FTIR，可使用CW照明源，宽波激光器，以及同步辐射源。IR-neaSCOPE+s在有机和无机材料分析方面具有广泛的应用案例以及特殊的近场表征手段，如定量s-SNOM或亚表面分析。♢ 同时探测样品吸收和反射，适用于各类型材料。♢ 快速可靠的s-SNOM成像和光谱系统，在不影响数据质量的情况下实现高效数据产出。♢ 结合多光路设计和多项技术，实现大量选配功能（纳米 FTIR、透射、底部照明、光电流等）。...… VIS-neaSCOPE+s：局部电磁场偏振分辨的近场成像（振幅和相位）。VIS-neaSCOPE+s优化了可见光波长范围内的振幅和相位的矢量场成像。利用的s-SNOM技术实现对等离子体纳米结构和波导结构的近场成像和光谱研究。VIS-neaSCOPE+s提供灵活的光路配置，能够进行偏振测量、侧面和底部照明。同时支持升纳米FTIR 和TERS功能。♢ 检测局域电磁场的振幅和相位，实现对波衰减、模场和色散的全面表征。♢ 有的100%无背景检测技术和稳定的无像差对焦，保证在可见光全波数范围内的实验结果。♢ 灵活的光路选配，可将光源聚焦到样品或探针上，适用于等离子体不同的研究方向。 THz-neaSCOPE+s：纳米尺度太赫兹 （THz） 近场成像和光谱多功能平台。THz-neaSCOPE+s可在纳米尺度上实现太赫兹成像和光谱。该设备基于完全集成的紧凑型 THz-TDS 系统，可直接用于半导体纳米结构、二维纳米材料和新型复合材料系统的电导率研究。THz-neaSCOPE+s同时支持用户自由耦合太赫兹和亚太赫兹源，并集成了市面上SPM仪器中的软件界面，是强大的纳米太赫兹分析仪器。 ♢ 全反射光路，大程度上兼容宽波和单波太赫兹源，覆盖全部光谱范围。♢ 模块化设计和多光束路径设计，支持多种分析功能，包括光电流、泵浦以及纳米FTIR。♢ 基于THz-TDS 技术，实现紧凑且完全集成的太赫兹纳米光谱。 IR-neaSCOPE+fs：10 fs 时间分辨率和 10 nm 空间分辨率的超快泵浦光谱。IR-neaSCOPE+fs实现了泵浦光谱空间分辨率的突破。设备基于纳米FTIR 的fs激光系统，提供完全集成的硬件和软件系统，实现纳米的时间动态研究。该系统具备有的双光路设计、无色散光学元件、以及可选配的SDK，兼容各种泵浦激光器，使用成熟的高功率实验配置进行突破性的超快研究。♢ 完全集成的系统，帮助用户免于复杂的设备调试，专注于研究本身。♢ 无芯片的光学元件进行光聚焦和收集达到大时间分辨率。♢ 灵活的硬件和软件界面，可根据客户实验需求定制。 IR-neaSCOPE+TERs：nano-FTIR与nano-PL和TERS相结合，突破性的纳米尺度光谱探测技术。IR-neaSCOPE+TERs将纳米FTIR与针增强拉曼TERS和光致发光（PL）光谱相结合，在同一显微镜内利用弹性和非弹性散射光同时进行表征。该系统通过简单的光路校准可实现互补的红外光和可见光散射，可使用商用镀金的AFM探针进行稳定的纳米拉曼和PL表征。 ♢ 模块化设计和多光路设计，实现AFM探针在同一位置的纳米FTIR和纳米拉曼/PL光谱。♢ 通过简单的光路校准收集AFM探针针的强弹性散射光。♢ 使用商用AFM探针获得大 TERS 信号。♢ 优化的软件数据收集处理，在同一用户界面进行所有测量。 cryo-neaSCOPE+xs：超低温环境纳米光学成像和光谱。cryo-neaSCOPE+xs可在端低温下实现近场光学纳米成像和纳米光谱。该设备可获得高质量的近场信号，且支持可见光、红外光、以及太赫兹源。因此，该系统可实现10 K以下不同能相关的研究。cryo-neaSCOPE+xs 基于全自动干式低温恒温器，无需液氦。该系统同时具备共聚焦以及接电功能，以实现低温条件下的多功能研究。♢ 的s-SNOM和纳米FTIR技术，实现低温下纳米光学分析，温度低至10K。♢ 使用neaspec 照明和检测模块，兼容红外到太赫兹光源，应用领域广泛。♢ 使用全自动闭式循环高真空干式低温恒温器，降温速度快，使用成本低。 三、背景简介neaspec创立于2007年，起源于德国马克斯普朗克研究所，因其在纳米分析领域的一系列突破性技术而受到广泛关注。neaspec和Quantum Design结为全球战略合作伙伴，并于2013年次引入中国。产品经过多次升换代，设备的各方面性能均已达到高度优化。目前在国内的用户包括清华大学、北京大学、中国科学技术大学、中山大学、中科院诸研究所等高校和研究所。此次升使得系统在软件用户交互性、模块化、后续升兼容性方面具有更大的提升。 四、应用案例1. Nature: 双层旋转的范德瓦尔斯材料中的拓扑化激元和光学魔角 相关产品：IR-neaSCOPE+s 2018年W. Ma等在Nature报道了范德瓦尔斯材料α-MoO3 中的面内双曲声子化激元的重要发现。2020年6月，G.W. Hu等在此基础上通过理论预测并在实验上证实了双层旋转范德瓦尔斯材料α-MoO3体系，可以实现由转角控制的声子化激元从双曲到椭圆能带间的拓扑变换。在这个变换角附近，光学能带变成平带，从而实现激元的直线无衍射传播。类比于双层旋转石墨烯中的电子在费米面的平带，作者因此将这一转角命名为光学魔角。 研究中作者采用散射型近场光学显微镜（s-SNOM）对双层α-MoO3 旋转体系进行扫描测试。实验结果显示，在接近魔角时，光学能带变平，声子化激元沿直线无衍射传播。此外，通过测试不同转角的双层体系，作者成功观测到在不同频段大幅可调的低损耗拓扑转换和光学魔角。这一重要发现奠定了“转角光子学”的基础，为光学能带调制、纳米光操控和超低损耗量子光学开辟了新的途径，同时也衍生出“转角化激元”这一重要分支研究方向，为进一步发展“转角声学”或“转角微波系统”提供了重要的线索和启发。（引自：中国光学-公众号，2020年6月11日《Nature：光学魔角！二维材料转角遇见光》） 【参考】 Topological polaritons and photonic magic angles in twisted α-MoO3 bilayers. Nature, 2020, 582, 209-213.2. Nature: 天然双曲材料的声子化研究 相关产品：IR-neaSCOPE+s W. Ma在自然材料体系（α-MoO3）中观察到在平面内各项异性传播的声子化激元，包括传播速度不同的平面椭圆型和单向传播的平面双曲型声子化激元；并发现了在α-MoO3中支持的声子化激元具有低的损耗。实验发现，α相三氧化钼在两个光谱范围内存在两个剩余射线带，声子化激元的传播行为在两个剩余射线带内表现出不同的性质。在低剩余射线带内，α相三氧化钼可以在中红外波段支持双曲型声子化激元，也就是说声子化激元仅沿一个方向传播([001]方向)，在垂直方向[100]的传播完全被抑制，这种化激元有多种具吸引力的性质，它具有强的场局域特性，可以支持厚度可调节的波导模式，并且损耗低。而在另外一个剩余射线带内,α相三氧化钼在中红外波段支持椭圆型声子化激元,化激元沿着[001]和垂直方向[100]以不同的波长进行传播，这种化激元传播寿命高达约8 ±1 ps，远高于目前已知的高寿命。研究进一步促进了光学器件的微型化和多元的调制特性，并且再次证明自然材料中仍然具有无穷的挖掘潜力。 【参考】 In-plane anisotropic and ultra-low-loss polaritons in a natural van der Waals crystal. Nature, 2018, 562, 557–562. 3. 纳米空间分辨超快光谱和成像系统在范德瓦尔斯半导体研究中的应用 相关产品：IR-neaSCOPE+fs近年来，范德瓦尔斯（vdW）材料中的表面化激元(SP)研究，例如等离化激元、声子化激元、激子化激元以及其他形式化激元等，受到了广大科研工作者的关注，成为了低维材料领域纳米光学研究的热点。其中，范德瓦尔斯原子层状晶体存在特的激子化激元，可诱导可见光到太赫兹广阔电磁频谱范围内的光学波导。同时，具有较强的激子共振可以实现非热刺激（包括静电门控和光激发）的光波导调控。2020年7月，美国哥伦比亚大学Aaron J. Sternbach和D.N. Basov教授等研究者在Nature Communications上发表了题为：“Femtosecond exciton dynamics in WSe2 optical waveguides”的研究文章。研究者以范德瓦尔斯半导体中的WSe2材料为例，利用德国neaspec公司的纳米空间分辨超快光谱和成像系统，通过飞秒激光激发研究了WSe2材料中光波导在空间和时间中的电场分布，并成功提取了飞秒光激发后光学常数的时间演化关系。同时，研究者也通过监视波导模式的相速度，探测了WSe2材料中受激非相干的A-exciton漂白和相干的光学斯塔克（Stark）位移。【参考】 Aaron J. Sternbach et.al. Femtosecond exciton dynamics in WSe2 optical waveguides, Nature Communications, 11, 3567 (2020) 4. ACS Nano：光致发光、拉曼、近场光学同步测量技术揭示二维合金材料新特性 相关产品：IR-neaSCOPE+TERs 单层异质结构的应用潜力直接受到材料内在和外在的缺陷影响。乔治亚大学的研究人员在Abate教授的带领下，利用neaSNOM散射式近场光学显微镜，研究了二维（2D）单层合金光致氧化过程中纳米尺度下的奇异界面现象。他们发现界面张力可以通过建立稳定的局部势阱来集中本征激子，从而实现高的热稳定性和光降解稳定性。该实验结果由neaspec公司特的nano-PL / Raman和s-SNOM同步测量技术所采集，并已发表在ACS NANO中。在实验中，作者合成了由单层面内MoS2-WS2异质结构制成的2D纳米晶体，这些晶体在富Mo的内部区域和富W的外部区域间，显示出了较强的纳米合金界面。在针增强照明刺激下（100天），作者进一步观察到，光降解过程中界面的激子稳定性、局域性和不均匀性。得益于高度敏感的s-SNOM成像技术，作者探测到富W的外部区域的反射率出现急剧下降。该反射率始于晶体边缘，并随时间向内传播。在同一样品区域获得的高光谱纳米光致发光（nano-PL）图像显示，W氧化相关的激子的猝灭会遵循与s-SNOM相同的模式（在边缘开始并向内传播）。值得注意的是，合金界面的内部区域表现出了强大的抗氧化能力。即使在光降解100天后，它仍具有很强的s-SNOM信噪比和未淬灭的nano-PL信号。为了进一步研究结构变化，作者使用nano-PL进行了增强拉曼高光谱纳米成像测量，并在同一扫描区域的每个像素处获取了空间和光谱信息。实验结果表明，在整个晶体的光降解过程中，WS2拉曼峰逐渐消失，而在内部区域中的MoS2仍然存在。该结果表明在相同的环境条件、同一显微镜下测量相同的晶体，由于热诱导的合金和基底晶格常数的不匹配，导致光氧化与局部应变存在一定的关联。而合金界面可防止该应变传播到内部区域，从而防止其降解。 【参考】 Photodegradation Protection in 2D In-Plane Heterostructures Revealed by Hyperspectral Nanoimaging: The Role of Nanointerface 2D Alloys. ACS Nano 2021, 15, 2, 2447–2457. 5. Cryo-SNOM低温近场在氧化物界面的新应用 相关产品：cryo-neaSCOPE+xs 氧化物界面处的二维电子体系（2DES）做为一个特的平台，将典型复合氧化物、强电子相关的物理特性以及由2DES有限厚度引起的量子限域集成于一体。这些特的性质使其在电子态对称性、载流子的有效质量和其它物理特性方面与普通半导体异质结截然不同，可以产生不同于以往的新现象。然而氧化物界面多掩埋于物质间使其难以探测，为探究其局限2DES需要一个无创并且具有很高空间分辨率的表征技术，如果还能提供一个较宽范围内温度变化的平台将大地推进该领域的研究。通常光学显微镜可用于上述研究，其中，远场的探测技术由于受到波长和衍射限的限制缺乏空间分辨率，而红外波段的光束探测传导电子的Drude反应分辨率仅有几个微米的量，无法满足测试需求，而利用散射式近场光学显微镜(s-SNOM)可以克服这一限制，使其具有10-20 nm的空间分辨率并获得光响应信号中的强度和相位信息。近期，Alexey B. Kuzmenko团队在Nat. Commun.上获得新进展，他们利用s-SNOM来研究从室温下降到6K时LaAlO3/SrTiO3界面的变化情况，从近场光学信号，特别是其中的相位分量信息可以看出对于界面处的电子系统的输运性质具有其高的光学敏感度。这一模型说明了2DES敏感性来源于AFM针和耦合离子声子模型在很小穿透深度下的相互作用，并且该模型可以定量地将光信号的变化与冷却和静电选通控引起的2DES传输特性的变化相关联，从而提供操控光学信息的有效手段。从利用s-SNOM得到的实验结果和建立的模型结果来看，二者之间具有很好的拟合，这一结果说明了电子声子相互作用对于在零动量时的表面声子离子模型的散射化吸收具有至关重要的作用。【参考】 High sensitivity variable-temperature infrared nanoscopy of conducting oxide interfaces. Nature Communications 2019, 10, 2774. 6. Science：近场太赫兹光电流-石墨烯等离子体在近费米速度传播下的非局域量子效应 相关产品：THz-neaSCOPE+s西班牙光子科学研究所（ICFO）的 Marco Polini教授和Frank H. L.Koppens教授在《Science》上发表了题为：Tuning quantum nonlocal effects in graphene plasmonics的文章。 在本篇文章中，研究者利用散射式近场光学手段，对石墨烯-(h-NB)-金属复合体系表面进行了纳米尺度下的精细扫描，由此观测到了太赫兹波段下的石墨烯等离子体以近费米速度进行传播。研究发现，在慢的速度（数百倍低于光速）下，石墨烯等离子的非局域响应得以探测，通过近场成像能够以无参数匹配手段清晰地揭示无质量的Dirac电子气体的量子描述，进而展示了三种类型的非局域量子效应，即单粒子速率匹配，相互增强费米速率和相互减弱压缩性。通过该近场光学的研究方法，研究者终提供了确定电子体系的全时空反应的新途径。 【参考】 Tuning quantum nonlocal effects in graphene plasmonics. Science 2017, 357, 187. 五、部分发表文章[1]. Nature (2021) 596, 362[2]. Science (2021) 371, 617[3]. Nature Physics (2021) 17, 1162[4]. Nature Phot. (2021) 15, 594[5]. Nature Chem. (2021) 13, 730[6]. Nature (2020) 582, 209[7]. Nature Phot. (2020) 15, 197[8]. Nature Nanotech. (2020) 15, 941[9]. Nature Mater. (2020) 19, 1307[10]. Nature Mater. (2020) 19, 964[11]. Nature Phys. (2020) 16, 631[12]. Nature (2018) 562, 557 [13]. Nature (2018) 359, 892[14]. Science (2018) 362, 1153 [15]. Science (2018) 361, 6406 [16]. Science (2018) 359, 892[17]. Science (2017) 357, 187[18]. Science (2014) 344, 1369[19]. Science (2014) 343, 1125

项目名称：时间分辨光谱测量系统　　项目编码：HB2016063601060011　　项目联系人：李俊旭　　项目联系电话：0311-83086837　　采购人：河北大学　　采购人地址：河北省保定市五四东路180号　　采购人联系方式：0312-5079589　　代理机构：河北省国际招标有限公司　　代理机构地址：石家庄市工农路486号　　代理机构联系方式：0311-83086827　　本项目招标公告日期：2016-06-24　　定标日期：2016-07-15　　总中标金额：76万元　　合同履行日期：按合同约定　　采购数量：1套　　评审委员会成员名单：冯素江、王文淑、王庆林、张聪、祝梦林　　供货商信息：　　中标供应商名称：北京三宝兴业视觉技术有限公司　　中标供应商地址：北京市海淀区北四环西路9号银谷大厦908室　　中标供货商金额：76万元

2020年，QD中国迎来了公司的十六个年头。为满足国内日益增长的红外仪器测试需求，更好的为国内的科研工作者提供专业技术支持和服务，Quantum Design中国子公司北京总部的样机实验室迎来了一个新的面孔——美国PSC公司（Photothermal Spectroscopy Corp., 前身Anasys）非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统 mIRage。 mIRage 红外拉曼同步测量系统是一个全新的光谱测试系统，基于的光热诱导共振（PTIR）技术， mIRage产品突破了传统红外光谱系统的两大难题：1. 无需接触式的ATR部件及AFM探针技术，即可实现亚微米空间分辨的红外光谱和成像分析；2. 非接触的反射测量模式，提供媲美透射模式的IR谱图质量和标准的谱图数据库，大大简化了样品制备和图谱分析过程，并支持厚样品和液体样品的测试。 图 1. mIRage系统及O-PTIR技术原理示意图mIRage采用可调脉冲式中红外激光器激发样品表面，产生光热诱导热膨胀效应，然后将可见光聚焦到样品上作为“探针”探测产生的光热效应，从而实现快速、简易的样品探测，且不接触样品。基于O-PTIR技术，mIRage可支持多种红外测量模式，包括反射模式下高速的单点（图2 A）和线性扫描红外谱图（图2 B）以及亚微米分辨的单一波长下的高光谱成像（图2 C和D），分析样品目标位置上的化学组成及分布。 图2. mIRage系统数据示例（A）单一纤维不同位置的O-PTIR谱图. （B）高分子薄膜红外线性扫描谱图.（C）多层薄膜单一波长下的高光谱红外成像及谱图. (D) 数据存储单元单一波长下的O-PTIR成像, 用于污染检测 另外mIRage可与拉曼联用，实现同时同地相同分辨率的IR和Raman测试（图3A），无荧光风险；且可选配透射模块（图3B），用于观察液体样品，满足科研工作者的不同测试需求。图3. 血红细胞的O-PTIR和Raman同步谱图测试及成像. (B) 透射模式下观察液体样品（上皮细胞） mIRage非接触式亚微米分辨红外拉曼同步测量系统，可以快速，准确的实现样品亚微米尺度的红外光谱和成像检测，被广泛应用于多层薄膜、高分子聚合物、生命科学（骨头，细胞，头发等）、医药、法医鉴定、缺陷分析、微电子污染、食品加工、地质学及考古和文物鉴定等多种应用领域。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！

mIRage O-PTIR (Optical Photothermal Infrared) 光谱仪是由美国PSC (Photothermal Spectroscopy Corp, 前身Anasys公司) 新发布的一款应用广泛的亚微米空间分辨率的非接触式亚微米分辨红外拉曼同步测量系统。基于的光热诱导共振（PTIR）技术，mIRage产品突破了传统红外的光学衍射限，其空间分辨率高达500 nm，可有效助力科研人员更全面地了解亚微米尺度下样品表面微小区域的化学信息。目前，大多数的红外光谱空间分辨率受限于红外光的衍射限，只有10-20 μm，且依赖于红外光波长，而mIRage O-PTIR凭借其有的技术克服了上述问题，将空间分辨率提升至500 nm；该仪器还采用可调的脉冲式中红外激光激发样品表面，产生光热诱导膨胀效应，并以可见光为“探针”探测样品聚焦区域的光学效应，可实现无接触式地快速简易测量，避免了传统全反射模式下的散射像差和交叉污染 mIRage在反射模式下所得谱图与透射模式下FTIR完全一致，大的简化了样品制备问题，无需制备薄片，直接测试较厚样品，大大提高测试效率；另外mIRage红外光谱仪可以选配透射模式，十分适用于液体样品和一些特殊混合样品，大的扩展了应用范围；值得注意的是mIRage还可与拉曼光谱联用，实现同时同地相同分辨率的IR和Raman测试，且无荧光风险，能够帮助研究者更快速全面的确定所分析样品的化学组成信息。mIRage红外光谱仪可以快速准确地对样品进行亚微米尺度的红外光谱和成像分析，被广泛应用于高分子、生命科学、医药合成、微电子器件有机缺陷分析、物证分析等，更多的应用领域还在不断开发中，期待与您的合作！mIRage技术参数波谱范围模式探针激光 样品台小步长 样品台X-Y移动范围 IR (1850-800 cm-1)反射532 nm 100 nm 110*75 mm IR (3600-2700 cm-1) 透射Raman (3900-200 cm-1) 反射 重要应用实例分析： 1. 高分子领域亚微米线IR扫包埋于树脂中的聚苯乙烯球 2. 生命科学领域红血细胞的IR和Raman图谱分析透射模式下水中活细胞的亚微米mIRage图谱和成像3. 医药领域药物/高分子混合物分析4. 缺陷分析薄膜缺陷探测5. 物证分析单根纳米纤维不同区域的mIRage图谱6. 其他应用工业应用科研应用• 医疗 • QA、QC质控分析 • 聚合物 • 文物鉴定 • 化工 • 有机污染 • 药学 • 陨石 • 微电子 • 缺陷分析 • 考古学• 纤维 • 石油勘探 • 犯罪侦查 • 土壤• 地质学 • 食品加工 • 纺织业 • 海洋科学 产品用户和发表文章目录[1] Ji-Xin Cheng et al., Sci. Adv. 2016, 2, e1600521.[2] Ji-Xin Cheng et al., Anal. Chem. 2017, 89, 4863-4867.[3] Label-Free Super-Resolution Microscopy. Springer, Biological and Medical Physics, Biomedical Engineering.

华东师大精密光谱科学与技术国家重点实验室曾和平教授与黄坤研究员团队在中红外三维成像领域取得进展，发展了宽视场、超灵敏、高分辨的中红外上转换三维成像技术，获得了单光子成像灵敏度与飞秒光学门控精度，可为芯片无损检测、远程红外遥感和生物医学诊断等重要应用提供有力支撑，相关成果以“Mid-infrared single-photon 3D imaging”为题于2023年6月9日在线发表于Light: Science & Applications。华东师大为论文的第一完成单位，博士研究生方迦南为论文第一作者，曾和平教授和黄坤研究员为共同通讯作者。激光三维成像技术具有成像分辨率高、测量距离远、探测信息丰富等优点而被广泛应用于自动驾驶、卫星遥感、工业生产检测等众多领域。特别是，中红外波段位于分子指纹光谱区，涵盖多种官能团吸收峰，能够对三维目标进行化学特异性识别，在无损伤物质材料鉴定、无标记生物组织成像，以及非入侵医学病理诊断等领域备受关注。此外，该波段包含多个大气透射窗口，且相较于近红外光有更好穿透烟尘、雾霾的能力，在形貌测绘与遥感识别等方面具有独特优势。长期以来，如何实现趋近单光子水平的探测灵敏度都是中红外三维成像领域的国际研究热点，对于促进其在低光通量、光子稀疏的微光探测场景下的应用具有积极意义。然而，单光子水平的激光三维成像长期以来仅局限在可见光/近红外波段，主要制约因素在于中红外波段缺乏高探测灵敏度与高时间分辨率的光子探测与成像器件。近年来，随着红外器件工艺精进与新材料涌现，中红外探测器性能得到了长足发展，但依然面临着增强灵敏度、提升响应带宽、扩大像素规模、提高工作温度等亟待解决的难题。中红外三维测量可以采用光学相干层析、光热成像、光声成像等技术方案来实现，但往往需要逐点扫描，无法单次获取高性噪比的大面阵成像。因此，实现大视场、高分辨的中红外单光子三维成像仍颇具挑战。图3：中红外单光子三维成像装置图为此，华东师大研究团队发展了基于高精度非线性光学取样的中红外上转换测控技术，实现了超灵敏、高分辨、大视场的中红外三维成像，展示了单光子探测灵敏度、飞秒门控时间精度以及百万像素宽画幅。具体而言，研究人员采用非线性光学和频过程将信号波长高效转换至可见光波段，利用高性能硅基相机即可实现红外成像，从而规避了现有红外焦平面阵列灵敏度不足的技术瓶颈。同时，该上转换成像系统采用同步脉冲泵浦方案，可将背景噪声限制在极窄时间窗口内，结合精密频谱滤波可以有效提升探测信噪比，进而实现单光子水平的成像灵敏度。此外，研究人员沿用课题组此前发展的非线性广角成像技术[Nature Commun. 13, 1077 (2022)]，通过单次曝光即可获得大视场成像，免除了逐点机械扫描过程，大幅提升了成像速度。图4：中红外三维立体成像，被测信号强度约为1光子/像素/秒进一步，研究人员采用超快光学符合门控技术，精确测量中红外信号的相对飞行时间，从而得到被测物体表面的形貌信息。该时间飞行成像系统的时间分辨能力取决于光学脉冲宽度，可以达到飞秒水平的时间标记精度，通过高速延时扫描与宽场全幅采集，对被测场景进行快速时域切片，进而反演出目标界面的反射率、透射率以及材料的吸收率、折射率、色散量等丰富信息。图4展示了多角度中红外照明下三维数据信息融合重构出的被测目标立体形貌，其中被测信号强度约为1光子/像素/秒。图5：时空关联去噪算法，信号和噪声水平分别约为0.05和1000光子/像素/秒 在稀疏光子场景中，有效信号往往被淹没在严重的背景噪声中，仅从强度信息通常难以识别被测目标。为此，如何有效地区分信号和噪声光成为单光子成像的关键难点。为模拟极低照度、高噪声场景，该研究团队将红外信号衰减至0.05光子/像素/秒，对应的信噪比低至1:20000。如图5a-c所示，传统强度峰值识别算法并不能有效甄别信号。在主动成像中，成像系统接收的信号光子在时-空域上具有一定的连续性，而背景噪声光子则会随机分布在整个时间轴与空间像素点上。 基于该特性，研究人员发展了精确、高效和鲁棒的点云去噪算法，通过关联增强空间相邻像素与相邻时间帧的强度，有效提取与甄别信号光子，进而实现高背景噪声下的中红外单光子三维成像（图5d-i）。 所发展的中红外三维成像技术具备高灵敏与高分辨的独特优势，结合该波段优越的抗散射干扰能力，对于复杂环境下的红外场景恢复具有重要意义，可以发展出中红外散射成像与中红外非视域成像。此外，通过调谐中红外信号波长，可以实现四维高光谱成像，可为材料检测、无损探伤、生物成像等创新应用提供有力支撑。 近年来，曾和平教授与黄坤研究员课题组在红外单光子测控方面开展了系列创新研究，先后发展了中红外非线性广角成像 [Nature Commun. 13, 1077 (2022)]，中红外单光子单像素成像[Nature Commun. 14, 1073 (2023)]，以及高帧频中红外单光子光谱 [Laser Photonics Rev. 2300149 (2023)]等。相关工作得到了科技部、基金委、上海市、重庆市与华东师大的资助。

在超快时间尺度上获得物质的动力学演化过程一直是人们努力的重要方向。基于激光等离子体相互作用产生的飞秒硬X射线源由于具有脉宽短、亮度高和源尺寸小等突出的优点，可广泛应用于瞬态微成像/相衬成像、时间分辨吸收谱学和X射线衍射等实验研究中。其中，激光泵浦--超快X射线衍射的手段能为我们提供飞秒级时间尺度、亚埃级空间尺度上材料的结构动力学信息。中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心光物理实验室L05组博士研究生朱常青（指导教师为原物理所陈黎明研究员、现上海交通大学物理与天文学院教授），利用L05组的高脉冲能量(100mJ)、低重频(10Hz)激光器，研制了一套飞秒时间分辨的X射线衍射系统。该装置工作在相对论的激光强度(2×1019W/cm2)下，可以有效地激发高Z金属材料的Kα射线，并且能够通过优化X射线多层膜反射镜，进一步提高X射线的聚焦强度。利用该装置对SrCoO2.5薄膜样品的瞬态结构进行了探测，结果表明该装置不仅可以用来分析样品的超快动力学行为，并且和KHz等小能量装置相比对于不同的特殊应用具有高度的灵活性。该装置有望将来在物理、化学和生物领域的超快动力学探测方面发挥重要作用。相关成果以“快速通讯”的形式发表于最近的Chinese Physics B上，并被选为该期的亮点文章。这也是该团队利用激光超快X射线源在成像和衍射应用方面，最新获得的创新成果。前序成果包括Rev. Sci. Instrum. 85 113304 (2014)、Chin. Phys. B 24 108701 (2015)等。该实验室装置的建成，也为物理所怀柔综合极端条件用户装置中的超快X射线动力学子系统（XD3）的建设，提供了有益的经验。该成果的取得也得到了XD3研制团队成员鲁欣副研究员、李毅飞博士和王进光博士的大力支持。这项工作及相关研究得到了国家重点研发计划、科学挑战计划、国家自然科学基金和中科院先导专项的支持。文章链接：http://cpb.iphy.ac.cn/EN/10.1088/1674-1056/ac0baf 图1. 超快X射线衍射装置示意图图2. 在光泵浦下超快X射线衍射信号随延时的变化：（a）泵浦光作用20ps后劳厄衍射斑的角移；（b）不同的泵浦-探针延时，所对应的光致拉伸度。

2012-2021年，光谱仪器及技术突飞猛进，相关的新产品、新技术层出不穷：拉曼、近红外、激光诱导击穿光谱、太赫兹、高光谱、超快光谱、光谱成像......不仅给科研注入了新的活力，更是给企业带来了客观的经济效益。“光谱十年”之际，仪器信息网特别策划《点亮光谱仪器 “高光”时刻》系列活动，以期盘点光谱仪器及相关技术的突出成果，展现光谱仪器及相关厂商的“高光”时刻。本期我们邀请到了Quantum Design技术销售工程师赵经鹏给大家分享红外光谱的最新进展。技术销售工程师 赵经鹏仪器信息网：过去十年间，哪些光谱技术的进步让您印象深刻？赵经鹏：红外光谱（Infrared spectrometry）主要分为色散型红外光谱仪和傅里叶变换红外光谱仪两大类，是研究分子结构和化学组成的有力工具。经历现代分析仪器的飞速发展，红外光谱仪器已经从单一的测试光谱数据演化为红外化学成像系统，在兼具红外光谱和化学成像的同时，在样品兼容性、信噪比、空间分辨率、测量模式等方面有了质的飞跃。由于红外化学成像系统自带测量快速、高灵敏度、检测用量少等优异属性，在材料、化工、环保、地质、环境等领域应用广泛。仪器信息网：截至目前，贵公司有哪几款光谱仪器曾经获得“科学仪器优秀新品”奖 ？该仪器研发的背后有什么样特别的故事？ 赵经鹏：公司始终致力于引进先进的红外光谱技术，拥有满足不同用户需求的一系列优秀红外仪器产品。其中纳米傅里叶红外光谱仪Neaspec和微秒级时间分辨超灵敏红外光谱仪IR-Sweep在探寻红外光谱测量极限上展现了独特的魅力，先后获得科学仪器优秀新品奖。近期，我司引进了非接触式亚微米分辨红外拉曼同步测量系统PSC-mIRage，该设备填补了Neaspec与传统红外光谱仪之间的空白区域，实现了亚微米级（~500nm）的空间分辨率，同时大大提升了红外仪器测试的制样兼容性，为众多研究领域的技术需求提供了对应的解决方案，获得了2019年度科学仪器优秀新品入围奖。仪器信息网：获奖产品的销售情况如何？解决了哪些关键问题？有哪些典型用户或典型的应用案例？行业影响力及用户的反馈情况如何？赵经鹏：传统的傅里叶红外光谱仪FTIR，由于空间分辨率有限（5-10 μm），且光谱准确性受到弹性光散射所产生的米氏散射效应(Mie scattering effects)的影响，使得直接在亚微米尺度上研究生物和材料样品的化学结构信息变得十分困难。而全新一代非接触式亚微米分辨红外拉曼同步测量系统PSC-mIRage，克服了传统FTIR技术的衍射极限和米氏散射效应，红外光谱空间分辨率达到500 nm，无需对样品进行标记，不再需要衰减全反射（ATR）技术即可进行厚样品测试，且能够无接触和无损检测样品，全程对样品无污染，为相关应用领域的研究提供了新的思路。聚焦于微塑料领域的小尺寸、微观形貌以及成分鉴定等监测难题，需要采用多组合分析测试方法对其进行监测。非接触式亚微米分辨触红外拉曼同步测量系统mIRage采用专利的光学光热红外技术(O-PTIR)，将光学显微与微区红外结合，一举突破了传统傅里叶红外光谱(FTIR)及衰减全反射红外光谱(ATR-IR)的分辨局限，实现了亚微米级的空间分辨率，让尺寸 在考古/文物鉴定方面，PSC-mIRage非接触式的测量模式与文化遗产研究的结合将最大程度保护艺术品的完整性。测试过程中极大减少了珍贵样本的提取量，在不破坏样品的情况下实现光谱和红外成像的完整表征，为表面粗糙、凹凸不平、弯曲、珍贵的样品提供了有力检测手段。图是梵高的画作L’Arlésienne 的极小碎片。PSC-mIRage的优异性能使光谱技术的应用范围得到了极大的扩展，能够获得常规的FTIR，ATR以及AFM-IR技术所不能得到的检测效果。除了上述领域外，PSC-mIRage的应用还扩展到了高分子多层膜/纤维，生命科学的细胞探测、司法物证分析、农业食品加工/运输过程中组成变化的动力学监控、产品分类和来源鉴别、鉴别半导体器件有机污染物提升良品率、土壤的物理和化学变化等。截至目前，借助非接触式亚微米分辨触红外拉曼同步测量系统，仪器科研人员已在Nature Nanotechnology， Advanced Science， Angewandte Chemie International Edition，Science Advances等众多高水平期刊发表文章。仪器信息网：贵公司光谱仪器的生产工艺是如何把控的？在产品的质控及生产车间管理方面有什么独特的地方？ 赵经鹏：非接触式亚微米分辨触红外拉曼同步测量系统mIRage采用新传感技术和微电子技术，向数字化、智能化、高精确度、耐特殊介质、特殊环境、能测量极限参数、非接触测量模式的方向发展。在生产工艺流程方面，该仪器公司负责设备光路设计、产品研发组装、出厂测试及质检环节，部分零配件如QCL激光器等主要是由厂商采购获得。公司针对不同产品设立了北上广零配件仓库，为客户的售后服务提供诸多保障，有效防止零配件短缺等不确定性状况出现，确保仪器得到高效利用。Quality部门的工作人员对设备进行出厂检测，主要包括仪器的外观、电路、光密封性、样品标样测试比对等。在这里，质检人员将对可见光/红外光镜头及光路调制等核心功能进行检验，确保光学平台平整无倾斜，检测精度可达纳米级别，确保核心部件的制造工艺合格合规。研发部门致力于将仪器系统功能综合化：将计算机、电力电子器件和光路控制更紧密的结合，软件可实现对所有系统组件的控制，包括红外激光光源的校准(升级后)、激光光镜、自动的图像收集和光谱采集，以及数据分析；同时，设备具有新型现场总线结构，扩展仪器的自诊断功能，并便于维护，系统的连接更可靠、更简便，因此后期维护费用大大降低。仪器信息网：未来贵公司光谱产品线的发展规划，重点发展哪些类别的光谱产品？赵经鹏：公司注重拓展高新技术领域的红外光谱应用，如用于国家倡导的半导体/微电子器件的高分辨表征。中国制造2025规划让Quantum Design看到中国政府在诸多领域（食品安全、材料检测、生命科学）都有着宏伟的规划，这些领域对Quantum Design来说都是巨大的机会。目前，纳米傅里叶红外光谱仪、超高纳米空间分辨率的近场光学显微系统、散场式光学显微镜已被众多科研工作者熟知并使用，已在Science，Nature等期刊发表了一系列开创性硕果。现如今，大数据与云技术可以让用户分享与获取更多的实验数据，与更多的同行进行交流，从而体现科研工作的前瞻性和共享性，Quantum Design希望可以在未来将更先进的技术广泛植入产品，为用户提供更大的价值。近期引进的非接触式亚微米分辨红外拉曼同步测量系统PSC-mIRage，摆脱了传统傅里叶变换红外的空间分辨率受到波长的限制，实现空间分辨率实现质的飞跃，达到亚微米级别。此外，相比于传统红外仪器，非接触式亚微米分辨红外拉曼同步测量系统具有免制样、样品兼容度高（包括厚样品、粗糙样品、液体样品、透明样品等）、光谱技术联用等创新优势。该仪器填补了纳米级红外及传统傅里叶红外之间的空白领域，为用户提供更多选择。公司将实时更新生产应用领域的红外技术应用，包括制药、化工、食品、环境、司法鉴定等领域，推动亚微米级显微红外光谱技术为广大科研和工业用户有效解决实际问题。仪器信息网：从行业发展角度来说，您认为目前光谱仪器整体技术水平怎么样？未来最具前景的光谱仪器或者技术是什么？最具前景的应用将体现在哪些方面？ 赵经鹏：近四十年来，红外光谱学一直是公认的一种重要分析技术。分子中官能团的吸收带的独特性，使得其可以直接实现未知物种的鉴定。红外光谱仪的发展大体分为三代，第一代是用棱镜作为分光元件，其缺点是分辨率较低，仪器的操作环境要求恒温恒湿；第二代是衍射光栅作为分光元件，与第一代相比，分辨率有所改善，能量高，价格较低，对温湿度要求不高；第三代是傅里叶变化FTIR红外光谱仪，具有高通量、低噪音、测量速度快、分辨率高、波数精确、光谱范围宽等优点。但通常透射红外光谱，即使是傅里叶变化透射红外光谱，都存在不足：1. 固体压片或液膜法制样麻烦，光程难控制，给测试带来误差；2. 无论是添加红外惰性物或者自制撑片，都会给粉末样品造成形态变化或表面污染，使其一定程度上“失去本来面目”；3. 多组分共存时，存在谱峰重叠的现象4. 空间分辨率低。近年来，日益增长的对尺寸细小的亚微米物质高空间分辨率化学图像和光谱分析的需求，推动了现代振动光谱仪器向超分辨率和高灵敏度方向上进行革新。同时多种技术/学科的信息互补，全面了解样品表面的化学成分及结构，正成为科研工作的主流趋势。为了获得可分析解释的数据和光谱信息，传统的红外仪器即使配置了新型红外激光器（如QCL激光器），其空间分辨率仍然依赖于探测长波长的中红外光，从而限制了传统红外技术的实际空间分辨率在~20 μm。与红外吸收光谱相反，拉曼光谱的空间分辨率取决于可见光的波长，通常在0.4 ~0.7 μm之间，能在同一化合物上以非接触操作模式，实现亚微米衍射限制空间分辨率的振动模式检测。由于拉曼在分子水平上探测光子的非弹性散射，因此需要更强的激发源，同时也带来了样品损伤的风险。非接触式亚微米分辨红外拉曼同步测量系统PSC-mIRage采用光学光热红外光谱技术（O-PTIR），该技术直接检测源于样品吸收红外辐射引发的本征变化，而不计算入射红外光和透过红外光的差异，使得O-PTIR光谱具有很高的清晰度和灵敏度，将传统红外光谱的空间分辨率提高了20倍，且能够以相同的亚微米分辨率在样品的同一点同时捕获红外和拉曼图像，实现了红外和拉曼两种表征手段的优势互补。总体而言，非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统首次提供了可靠且可视化的亚微米红外分辨率的红外光谱，使红外光谱和成像技术有机结合发展成为一种多信息融合检测技术。目前它已在高分子聚合物、生命科学、临床医学、化工药品、微电子器件、农业与食品、环境地矿、宝石鉴定、质检等领域得到广泛应用并取得了良好的效果，显示出了广阔的应用前景。

超高空间分辨红外成像光谱仪 — —mIRage O-PTIR系统 产品简介：美国PSC (Photothermal Spectroscopy Corp, 前身Anasys公司)最新发布的一款应用广泛的亚微米级空间分辨率的红外光谱和成像采集系统mIRage。基于独家专利的光热诱导共振（PTIR）技术，mIRage产品突破了传统红外的光学衍射极限，其空间分辨率高达500 nm，可以帮助科研人员更全面地了解亚微米尺度下样品表面微小区域的化学信息。 mIRageTM O-PTIR 光谱O-PTIR (Optical Photothermal Infrared) 光谱是一种快速简单的非接触式光学技术，克服了传统IR衍射的极限。与传统FTIR不同，不依赖于残留的IR 辐射分析，而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，来反映微小样品区域的化学信息。 mIRage工作原理：• 可调的脉冲式中红外激光汇聚于样品表面，并同时发射与红外激光共线性的532 nm的可见探测激光；• 当IR吸收引发样品材料表面的光热效应，并被可见的探测激光所检测到；• 反射后的可见探测激光返回探测器，IR信号被提取出来；• 通过额外地检测样品表面返回的拉曼信号，可以实现同时的拉曼测量。 O-PTIR克服了传统红外光谱的诸多不足：• 空间分辨率受限于红外光光波长，只有10-20 μm• 透射模式需要复杂的样品准备过程,且只限于薄片样品• 无传统ATR模式下的散射像差和接触污染 O-PTIR的优势之处在于: • 亚微米空间分辨的IR光谱和成像（~500 nm），且不依赖于IR波长• 与透射模式相媲美的反射模式下的图谱效果• 非接触测量模式——使用简单快捷，无交叉污染风险• 很少或无需样品制备过程 （无需薄片）, 可测试厚样品• 可透射模式下观察液体样品• 可以与拉曼联用，实现同时同地相同分辨率的IR和Raman测试，无荧光风险mIRage 技术参数 波谱范围模式探针激光样品台最小步长样品台X-Y移动范围IR (1850-800 cm-1)反射 532 nm 100 nm 110*75 mmIR (3600-2700 cm-1)透射Raman (3900-200 cm-1)反射 重要应用实例分析： 1、多层薄膜 高光谱成像： 1 sec/spectra. 1 scan/spectra样品区域尺寸：20 μmx 85 μm size. 1 μm spacing.图谱中可以明显看出在不同区域上的羰基，氨基以及CH2 拉伸振动的分布。 2、高分子膜缺陷左：尺寸为240 μm的两层薄层上缺陷的光学图像；右：在无缺陷处（红色）和缺陷处（蓝色）的样品的IR谱图，998 cm-1处为of isotactic polypropylene 的特征红外吸收峰。 3、生命科学 左：70*70 μm范围的血红细胞的光学照片；中：红色条框区域在1583cm-1处的Raman照片；右：红血细胞选择区域的同步的IR和Raman图谱 上左：水中上皮细胞的光学照片；上右：目标分子能够在红外光谱上很容易的区分和空间分离，可以明显看到0.5-1.0 μm的脂肪包体；下：原理示意图：红外光谱测量使用透射模式，步长为0.5 μm。 4、医药领域 左：PLGA高分子和Dexamethasone药物分子的混合物表面的光学照片中：在1760 cm-1 出的高光谱图像，显示了 PLGA在混合物中的分布，图像尺寸40 μm * 40 μm右：在1666 cm-1 出的高光谱图像，显示了 Dexamethasone在混合物中的分布，图像尺寸40 μm *40 μm 5、法医鉴定 左：800 nm纤维的光学照片右：纳米纤维不同区域的O-PTIR图谱 6、其他领域• 故障分析和缺陷• 微电子污染• 食品加工• 地质学• 考古和文物鉴定 部分用户及发表文章 [1] Ji-Xin Cheng et al., Sci. Adv.2016, 2, e1600521.[2] Ji-Xin Cheng et al., Anal. Chem. 2017, 89, 4863-4867.[3] Label-Free Super-Resolution Microscopy. Springer, Biological and Medical Physics, Biomedical Engineering.创新点：基于独家专利的光热诱导共振（PTIR）技术，mIRage突破了传统红外的光学衍射极限，空间分辨率高达500 nm；可以与拉曼联用，实现同时同地相同分辨率的IR和Raman测试，但无任何荧光风险；非接触式测量，避免了交叉污染。 mIRage超高空间分辨红外成像光谱仪

仪器信息网主办的2019年度科学仪器“新品奖”于5月20日隆重举行，共有22台仪器获此殊荣。 科技部高技术研究发展中心研究员刘进长为盛典致开幕辞；生物医学分析中心医学工程室主任赵晓光作为嘉宾发布获奖名单，并宣读了科学仪器新品评审委员会对获奖仪器的创新点评。Quantum Design中国新引进的微秒时间分辨超灵敏红外光谱仪，凭借其特的设计理念及的性能，高达1 μs时间分辨的红外光谱快速测量，经过评审专家严格筛选，层层选拔，终突破重围，荣获2019年度科学仪器“新品奖”。微秒时间分辨超灵敏红外光谱仪的“新品奖”，由Quantum Design中国表面光谱销售总监韩铁柱博士代表领奖，他先代表QuantumDesign中国向仪器信息网的各位专家评委以及各位用户表示衷心的感谢。同时，他表示创新是科学仪器行业发展的源动力， Quantum Design中国将继续借助仪器信息网平台，保持创新力，在先进技术迭代引进的基础上，不断提升既有的本地化售前，售中和售后服务体系，为中国科学事业的发展贡献一份力量。 2019年度科学仪器“新品奖”获奖证书科学仪器“新品奖”颁奖典礼视频（部分） 瑞士IRsweep公司推出的IRis-F1时间分辨快速双光梳红外光谱仪是一种基于量子联激光器频率梳的红外光谱仪，突破了传统光谱仪需要几秒钟或者更长的测量时间来获取一个完整的光谱的限制，能实现高达1 μs时间分辨的红外光谱快速测量，提供了结合高测量速度（微秒时间分辨率）、高光谱分辨率和宽光谱范围的解决方案，为生物医药、化学反应动力学的光谱分析提供了全新的策略。欢迎您访问https://www.instrument.com.cn/netshow/C305345.htm 了解更多详情。科学仪器“新品奖”是仪器信息网历经10余年打造的国内外科学仪器行业权威奖项之一，能够得到领域专家对Quantum Design中国长期专注科研服务与创新的鼓励和认可，是Quantum Design中国的荣誉和保持全球创新引进的助推动力。Quantum Design中国将时刻保持着积进取、不忘初心、精益求精的态度，为中国科学家提供更优质的科学和技术支持！

4月14日，复旦大学公开招标购买1套超高分辨质谱测量分析系统，预算500万元。　　项目编号：0705-2140*****811　　项目名称：复旦大学超高分辨质谱测量分析系统采购国际招标　　采购需求：　　1、招标条件　　项目概况：超高分辨质谱测量分析系统采购　　资金到位或资金来源落实情况：本次招标所需的资金来源已经落实　　项目已具备招标条件的说明：已具备招标条件　　2、招标内容：　　招标项目编号：0705-2140*****811　　招标项目名称：超高分辨质谱测量分析系统采购　　项目实施地点：中国上海市　　招标产品列表(主要设备)：序号产品名称数量简要技术规格备注1超高分辨质谱测量分析系统1套仪器分辨率不小于：400,000 FWHM预算金额：人民币500万元 合同履行期限：签订合同后3个月内　　合同履行期限：签订合同后3个月内　　本项目( 不接受 )联合体投标。　　开标时间：2021-05-07 10:30(北京时间)

【研究背景】快速发展的自由电子激光（FEL）技术在高光子能量下产生了飞秒甚至阿秒的脉冲，使得X射线能够用于状态选择性和相敏多维光谱分析和相干控制。直接和常规测量现有的极紫外（XUV）和X射线自由电子激光脉冲的光谱相位是充分实现这种非线性相干控制概念的关键，以便为它们与物质的相互作用找到和设置最佳的脉冲参数。自放大自发辐射XUV/X射线自由电子激光脉冲的直接时间诊断工具是线性和角度条纹法，它对脉冲的时间形状（包括啁啾）非常敏感。这些方法依赖于一个时间同步且足够强的外场的可用性。诊断SASE辐射脉冲的时间结构的一个补充途径是测量电子束中FEL激光诱导的能量损失（例如使用X波段射频横向偏转腔（XTCAV）），从中可以重建XUV/X射线发射的时间剖面。对于种子自由电子激光脉冲，两个几乎相同的自由电子激光脉冲的产生及其XUV干涉图的评估允许其光谱时间内容的完整表征。在这项工作中，科学家提出了一种直接测量XUV-FEL频率啁啾的技术，而不依赖于任何额外的外场或种子多脉冲方案。由于所报道的技术提供了对XUV辐射光谱时间分布的目标访问，它是对FEL激光性能敏感的用户实验的原位诊断的理想方法。例如，在这里，我们实验观察到频率啁啾对自由电子激光脉冲能量的系统依赖性（增加啁啾以减少脉冲能量）。【成果简介】由最先进的自由电子激光器（FELs）产生的极紫外（XUV）和X射线光子能量的高强度超短脉冲正在给超快光谱学领域带来革命性的变化。为了跨越下一个研究前沿，精确、可靠和实用的光子工具对脉冲的光谱-时间特性的描述变得越来越重要。科学家提出了一种基于基本非线性光学的极紫外自由电子激光脉冲频率啁啾的直接测量方法。它在XUV纯泵浦探针瞬态吸收几何结构中实现，提供了自由电子激光脉冲时能结构的原位信息。利用电离氖靶吸光度随时间变化的速率方程模型，给出了直接从测量数据中提取和量化频率啁啾的方法。由于该方法不依赖于额外的外场，我们期望通过对FEL脉冲特性的原位测量和优化，在FEL中得到广泛的应用，从而使多个科学领域受益。【图文导读】图1：频率分辨等离子体选通原理图2：等离子体选通效应的数值模拟图3：通过瞬态吸收光谱测量XUV-FEL频率啁啾图4：频率啁啾特性，自由电子激光脉冲能量依赖性分析图5：色散对部分相干自由电子激光场的影响原文链接：Measuring the frequency chirp of extreme-ultraviolet free-electron laser pulses by transient absorption spectroscopy | Nature Communications

光学频率梳（Optical frequency comb，简称“光梳”）由大范围、等间隔的梳齿分量构成，每根梳齿均对应绝对频率，如同在光频上的一把梳子（或标尺）。得益于飞秒激光器和非线性光学的发展，1999年美国标准局和德国马普所的研究团队分别在实验上实现了光梳，解决了绝对光频率计量问题，J. L. Hall和T. W. Hänsch因此贡献而分享了2005年诺贝尔物理学奖。光梳的诞生同样给光谱测量领域带来了革命性突破，分辨率提高到皮米量级，光梳光谱学的新技术和新应用也在不断涌现。双光梳光谱学可以充分利用光梳在频率准确度、频率分辨率、光谱范围和脉冲宽度等方面的优势，在诸多基于光梳的测量技术中脱颖而出。在频域上，双光梳光谱学表现为两个有微小重复频率差异光梳的多外差探测，可以将探测光梳记录的待测谱线，如分子吸收谱，从光频转移到射频。双光梳光谱学可以利用光谱交织技术进一步将分辨率提高至几十飞米量级。然而现有方案测量时间大幅增加，使用温度或驱动电流调节时无法提供绝对频率参考，且分辨率仍有进一步提高至光梳梳齿线宽的较大空间。电光调制光频梳（简称“电光梳”）由对连续种子光的电光调制产生，用于构建双光梳系统时其具有天然的互相干性，无需复杂的锁定电路或相位校正算法，可以大幅降低系统复杂度。此外，由于电光梳具有不受谐振腔腔长限制的重复频率以及可自由调节的中心波长，由其构建的更具应用前景的双电光梳系统受到研究人员的广泛关注。上海交通大学何祖源、樊昕昱教授团队提出了一种新型双电光梳光谱测量方案，将光谱测量分辨率进一步提高到亚飞米量级，相较于现有方案提高了两个数量级。该方案利用外调制的稳频光作为扫频电光梳的种子光，可以在实现低频率误差快速光谱交织的同时，提供绝对光频率参考。图1 亚飞米分辨率双电光梳绝对频率光谱测量技术原理示意图研究团队在分析各性能指标的理论限制和相互制约关系的基础上，将光谱测量技术关注的综合性能指标（光谱分辨率、测量带宽以及测量时间）提高至奈奎斯特极限，并且可以通过多次平均提高测量信噪比。该方案用于测量分子吸收谱线和高Q值光纤法布里珀罗腔谐振谱线的实验结果，充分展示了该方案灵活实现超高光谱分辨率、高信噪比和高刷新率的能力。图2 氰化氢（HCN）气体吸收谱线的光谱测量结果图3 光纤法布里珀罗谐振腔反射谱的光谱测量结果该研究成果将推动超精细光梳光谱学的进一步发展，并在温室气体监测、精密光器件测试、生物化学传感，以及诸如电磁诱导透明等物理现象观测中具有非常重要的应用价值。

4D前沿技术原位动态听客户说 CUSTOMER唯一一款适合实验室的动态显微CT揭秘革命性X射线显微CT显微CT，是现有的唯一一种能够对样品的内部结构和成分进行成像的显微镜方法。如今，显微 CT 的无损成像技术可以随着时间的变化跟踪记录样品的动态行为，时间就是第四维，这是最新的时间分辨显微CT（4D CT）。尽管4D CT向科学界展示了一种全新的研究方法，能够以微米级分辨率从内到外跟踪样品的变化过程，但该方法仍有一些局限性：实验室中的传统显微CT 是一种相对较慢的成像方法。在CT 360度旋转扫描过程中，采集的时间需要快于样品内部发生变化的时间，否则重建出的三维结果会有运动伪影，这意味着传统实验室中的时间分辨 CT 只能用于跟踪监测非常缓慢的过程，例如金属腐蚀，蠕变过程或缓慢结晶现象。在破坏性实验情况下，例如压缩实验，这类实验需要在不同阶段停止，以便进行准静态成像，传统时间分辨CT无法跟踪快速和不间断的变化过程。如今，最快速的解决方案是用同步加速器显微CT，它的时间分辨率远小于每秒一圈。然而，它们的可用范围相当有限、运行成本也十分昂贵。相对以上2种方案，动态显微 CT 解决方案DynaTOM，适用范围更广，性价比更高，目前，是市场上唯一一款介于传统实验室显微 CT 和同步加速器显微 CT 之间的桥梁。DynaTOM动态显微CT不仅具有高读取速度且高功率的 X 射线源和探测器，能够在几秒钟内采集完整的 3D 断层图像。更重要的是可实现样品或射线源-探测器的连续、无限旋转。解决哪些痛点FEATURES终于可实现不间断的3D原位实验的CT系统达到低至0.6微米的空间分辨率能构建出完整的层析图像，以秒为单位终于将实验室的显微CT时间分辨率极限降低到几秒钟应用场景 APPLICATION已经被成功应用于：一、作为验证计算模型的工具动态 CT 被用作数值模型的验证工具，预测和模拟泡沫金属的机械性能。这些泡沫金属是我们日常生活中存在的许多物体和材料的关键材料。它们在轻型车辆中使用但不会影响强度（航空航天、汽车），也可用于减振（作汽车的车前防撞缓冲区）。然而，表征这些泡沫金属并非易事，因为它们是不透明的、复杂的3D 结构。传统的机械测试只能从宏观角度测试材料性能，无法完全了解微观细节。因此，通常将数值建模作为一种新的工具来模拟实验和预测泡沫金属的应力应变行为。但到目前为止，还没有真正的方法可以验证这些数值模型的结果，因此引入了动态显微CT 来评估泡沫金属压缩模拟结果的有效性。（泡沫支柱的屈曲在实验（左）和模拟（右）中展现）二、作为量化药片快速结构变化的工具动态 CT 用于更好地了解药物固体剂型（片剂或胶囊）的溶解过程。剂型是控制患者的活性药物成分的主要形式，通常由压实的粉末和添加的赋形剂组成。为了将活性药物成分输送给患者，压实的片剂需要机械破碎成更小的颗粒。而辅料的混合是必不可少的，因为它可以控制药物在体内的释放过程并确保产品的品质。因此，固体剂型是在不同长度尺度上具有高度异质性的复杂结构。大多数了解片剂溶解行为的定量研究都是基于测量整个片剂或单个颗粒的体积增加。通常，体积增加是由于产品与水接触时的溶胀机制。可以通过液滴方法或直接通过毛细管吸收来添加水，并且通常可以直观地记录体积变化。然而，为了同时研究水在片剂内部的渗透、崩解和溶胀，需要以非破坏性和全 3D 方式可视化该过程。（动态实验在时间轴上的三个不同阶段。水锋在平板电脑上移动得非常快；吸水后，样品中存在大的裂缝和空隙，并且观察到体积增加。）三、更多应用实例，请搜索bilibili视频号：TESCAN中国实验室中的动态显微 CT 是时间分辨、无损成像的新前沿。在实验室显微 CT 系统上快速、不间断地成像的能力为先进材料开辟了新的评估方法，并使工程师能够通过原位实验验证或纠正材料行为。结合使用专业解决方案的数值模型，这种新的分析方法将显着提高新材料和设备的开发速度，同时降低其开发成本。(以上文章已被科技界4大杂志巨头之一Wiley旗下的Wiley Analytical Science收录。具体应用内容请关注下一期“前沿分享”） 敬请期待下一期...

2024年4月22日，中国科学院主管业务局组织专家组对物理所承担的国家重大科研装备研制项目“超高时空分辨原位多尺度量子测量系统的研制”进行了验收。专家组听取了项目负责人白雪冬研究员整体工作汇报、许智高级工程师原位电镜低温扫描探针装置和刘开辉教授原位电镜超快光学装置两个子系统的研制报告，以及用户报告、技术验收报告、档案验收报告和财务验收报告，现场核查了仪器设备运行情况和项目文档。专家组认为，项目组研制的超高时空分辨原位多尺度量子测量系统为国际首台，全部技术指标达到考核要求，圆满完成了总体目标，同意通过验收。该系统基于数字信息光学原理，发明了适用原位电镜的超快光谱测量技术，实现了超快脉冲光的光纤聚焦和扫描，解决了原位光谱测量实验中保持样品稳定和光纤信号保真采集的技术难题，使得原位电镜超快光学研究达到了原子分辨水平，技术专家现场测试时间分辨率为317飞秒。该系统还实现了原位电镜液氦杜瓦低温和变温条件下的电输运性质测量。项目组利用自主研制的装置，做出了原创性科研工作，成果发表在Nature等杂志上。原位电镜超快光学测量装置验收会现场

[报告简介]众所周知，荧光显微成像是生命科学研究中被广泛采用的一类成像方法，这些成像方法通过激发和检测荧光实现，通常需要对待测样品进行荧光标记，而荧光标记物会在某些条件下影响被标记物的正常功能，此外，生物体中的多种物质无法使用特异性染料或抗体进行标记，因此生物无标记成像技术受到了广泛关注。红外光谱能够在无需任何标记的情况下实现对物质原位的结构分析。但是由于目前红外技术本身的限制，红外光谱设备很难对含有大量水分的组织或液体中的活体细胞进行分析。近期，一种全新的非接触式红外拉曼同步测量技术的出现克服了目前现有红外技术的短板，能够帮助您实现： ▪ 测量液体环境中活细胞内的红外光谱信号测量；▪ 原位研究细胞中蛋白的构象变化；▪ 组织切片的组成分析；▪ 原位研究细胞或组织切片中的药物分布。 本次报告将向大家介绍全新一代非接触式红外拉曼同步测量系统的技术原理及非接触式红外技术在生命科学领域的应用。结合近国际相关研究进展，进一步阐述如何利用该系统来实现液体环境红外测量、无标记组分分析等实验。 报告现场可进行免费预约测样，欢迎您报名参会，亲自体验生物无标记红外光谱成像检测新技术！[直播二维码]扫描上方二维码，无需注册，即刻进入预约界面！[主讲人介绍]胡西 生物学博士都医科大学 药物分析学博士，加州大学洛杉矶分校（UCLA）博士后，研究期间主要从事干细胞诱导和神经细胞分化及ALS相关病变研究。在Quantum Design中国公司生物科学团队，担任席应用科学家，对单细胞显微操作及生物光谱成像等领域具有非常丰富的经验。[报告时间]开始 2021年11月12日 14:00结束 2021年11月12日 14:30[精选案例]神经元中淀粉样蛋白聚集机理研究近日，瑞典隆德大学的Klementieva教授团队与美国PSC的Mustafa Kansiz博士合作，使用全新非接触式亚微米分辨红外测量系统，在亚微米尺度上研究了淀粉样蛋白沿着神经突直到树突棘的聚集行为（图1B和C），这是以往的实验技术手段所不可能实现的。该技术是在非接触模式下工作，不会对神经元造成损伤，这在研究脆弱或粘性的物质时显得尤为重要。另外，该技术还能获得亚微米尺度的红外光谱，且不含由于背景失真或米氏散射造成的散射伪影。新的技术进步表明，全新的非接触式亚微米分辨红外测量系统现在可以用来做活细胞成像,并保持相同的亚微米空间分辨率。在这种情况下，全新的非接触式亚微米分辨红外测量系统有望在β片层结构在活神经元的突触附近的化学成像中发挥关键作用，并提供一个新的机会来研究神经毒性淀粉样蛋白如何从一个患病的神经元传播到一个健康的神经元，揭示阿尔茨海默症的形成和发展机制。 图1. (A)非接触式亚微米分辨红外测量系统实物图；（B）亚微米红外成像示意图：神经元树突的AFM形貌图,其中神经元直接在CaF2基底下生长。非接触式亚微米分辨红外测量系统采用两束共线性光束: 532 nm可见(绿色)提取光束和脉冲红外(红色)探测光束，样品的光热响应被检测为样品由于对脉冲红外光束的吸收而引发的绿色光部分强度的损失，使红外检测的空间分辨率提高到≈500 nm. (C) 小鼠大脑皮层初神经元, 在CamKII促进下表达为tdTomato荧光蛋白，使得神经元结构填满红色，图片标尺为20 μm。(D) 图C区域放大图片，箭头指示树突上的神经元刺Super‐Resolution Infrared Imaging of Polymorphic Amyloid Aggregates Directly in Neurons. Advanced Sciences，DOI: 10.1002/advs.201903004 ■ 水中活细胞的红外光谱成像研究 ■ 红细胞的红外光谱成像研究■ 小鼠骨骼中的蛋白质分布研究[技术线上论坛]http://www.qd-china.com/zh/n/2004111065734

为贯彻《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国大气污染防治法》，防治大气污染，改善环境质量，规范便携式紫外吸收法多气体测量系统的技术性能，制定本标准。 随着国家环保部展开以锅炉或炉窑监测SO2、NOx为主的气态污染调查，各省市环保局对CEMS在线监测系统的大力普及，SO2、NOx的在线监测与瞬时监测之间的数据不统一的矛盾日益突出。目前国内监测SO2、NOx常用的仪器主要依赖于电化学传感器法，但由于在高湿低硫的工况中，易发生气体间交叉干扰以及前处理不彻底受水汽影响等因素而导致测量数据不准确的案例时有发生。 2007年8月，中国环境监测总站在青岛召开各省、直辖市、省会城市环境监测工作会议，许多代表提出目前电化学传感器测试烟气中SO2存在的问题，中环总站副站长在会议上指出：电化学传感器是否继续适用我国的固定污染源测试值得商榷，建议仪器生产厂家抓紧时间研制稳定、可靠的SO2测试仪。 在这种大环境下，崂应公司很早就开始研制以紫外光学法测量SO2、Nox等烟气的监测仪。此方法的特点是利用紫外光谱分段测量不同气体，不受水汽及气体间交叉干扰的影响，测量精度高、数值准确。 另外，崂应相信在广大同仁及社会各界人士的共同努力下，我们一定会在大气污染防治这场攻坚战中取得最终胜利，还给地球一片绿色，为生活在“穹顶之下”的我们呼吸到干净的空气贡献出环保人的一份力量，给我们的子孙后代留下一片干净的天空！

近日，中国科学院合肥物质院安光所高闽光研究员团队在傅里叶(FTIR)红外光谱分辨率增强研究方面取得新进展，相关研究成果分别以《基于线性预测理论的太阳遥感光谱高分辨率增强方法》和《基于线性预测理论的傅立叶光谱分辨率增强算法》为题发表于SCI期刊MEASUREMENT（SCI二区TOP，IF=5.6）和INFRARED PHYSICS & TECHNOLOGY（SCI二区，IF=3.3）。FTIR技术以测量速度快、精度高和波段宽的优势，在大气污染监测、食品药品安全检测等诸多领域得到了广泛的应用。然而，由于光谱分辨率的限制，该技术在多组分超痕量物质检测领域面临着挑战，如何在不改变光谱仪结构、不增加仪器重量和体积的前提下有效提高光谱分辨率，成为制约FTIR技术更广泛应用的关键技术难题。课题组李相贤副研究员和秦玉胜博士生等通过对FTIR光谱仪干涉特性进行深入研究，开发了一种基于线性预测理论的FTIR光谱分辨率增强算法。通过建立前后项线性预测总体最小二乘法估计模型参数并实现噪声抑制，利用滑动窗口技术减小预测误差并实现干涉信号高精度外推，显著提升了FTIR光谱分辨率增强模型的性能，在不改变干涉仪采样基础上，有效增强了FTIR光谱分辨率。《基于多步线性预测的太阳遥感光谱高分辨率改进》提出了一种基于滑动窗口的干扰信号多步线性预测方法，该方法将滑动窗口与线性预测相结合，实现了光谱分辨率的高质量提升。该方法的主要思想是首先得到干扰信号的自回归（AR）模型，将预测长度划分为多个大小相等的预测窗口，利用自回归模型逐级预测每个窗口的干扰数据。然后，利用预测的干涉数据重新建模，更新 AR 模型参数，再根据新的 AR 模型预测下一个窗口，形成基于滑动窗口的 MSLP 方法，直到完成最后一个窗口的预测，得到所需的干涉信号。经过傅立叶变换后，可获得分辨率更高的光谱信号。通过模拟和实验，MSLP 方法可用于分离低分辨率的气体光谱，实现交叉吸收分离。此外，该方法还可用于重建低浓度气体光谱的吸收特性。《基于线性预测的傅里叶光谱分辨率增强算法》提出了一种基于线性预测理论的傅里叶光谱分辨率增强算法。该算法由两个主要部分组成。第一步，建立干扰信号的自回归模型（AR）。利用前后向线性预测总最小二乘法和奇异值分解（SVD）估计 AR 模型中的参数，有助于减少奇异值反演造成的假峰值，抑制噪声干扰，并提出干扰信号最小预测误差准则来确定 AR 模型的阶数。第二步，利用 AR 模型进行线性预测。提出了一种基于滑动窗口的干扰信号多步线性预测方法，以提高预测精度。此外，还通过模拟研究了信噪比（SNR）、增强因子和傅里叶变换红外光谱的初始分辨率对算法精度的影响。为了验证该算法的实用性，我们将其用于增强 NH3 的光谱分辨率。然后使用增强光谱进行定量分析，以更好地评估该算法在增强光谱分辨率方面的效果。通过理论、模拟和实际应用，证明了所提出的算法能有效提高光谱分辨率和定量分析的准确性。基于线性预测理论的FTIR光谱分辨率增强模型多组分交叉吸收仿真增强示意图不同分辨率下的实际干涉信号外推比较FTIR光谱分辨率增强模型识别实际NO和H2O吸收特征该成果有望进一步拓展FTIR技术在多组分超低浓度痕量物质检测等领域的应用前景。该研究成果得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助。文章链接：https://doi.org/10.1016/j.measurement.2024.114220https://doi.org/10.1016/j.infrared.2023.104764

一、项目基本情况1.项目编号：OITC-G230582632项目名称：中国科学院化学研究所STED超高分辨显微镜系统采购项目预算金额：770.000000 万元（人民币）最高限价（如有）：770.000000 万元（人民币）采购需求：包号货物名称数量（台/套）是否允许采购进口产品采购预算（人民币）1STED超高分辨显微镜系统1套是770万元合同履行期限：详见采购需求本项目( 不接受 )联合体投标。2.项目编号：TC23080CG项目名称：中国科学院化学研究所纳秒时间分辨拉曼光谱仪采购项目预算金额：406.000000 万元（人民币）最高限价（如有）：406.000000 万元（人民币）采购需求：包号货物名称数量 简要规格描述交货期交货地点保修期是否允许采购进口产品是否专门面向中小企业采购采购预算（万元）最高限价（万元）1纳秒时间分辨拉曼光谱仪1套2.1.3 *532nm皮秒脉冲激光，平均功率不低于300mW，脉宽小于85ps，TEM00模式。2.2.7#光谱分辨率：-1。检验标准：使用表面抛光的单晶硅做样品，采用50×物镜，≥1800刻线/毫米光栅，光栅转动，扫描范围100～4000cm-1，532nm激光激发重复20次，测量硅拉曼峰（520cm-1），520峰中心位置重复性 ≤ ±0.03cm-1。2.2.11*ICCD探测器，最短门限脉宽≤500ps，像素 ≥1024*255，波长范围280-760nm；最小光学门控宽度，超快模式≤500ps；最小读出噪音＜7e-；光谱采集时间最短500ps。2.4.1# 采用新型数字化全自动针孔共聚焦技术（三维空间滤波）国产产品：合同生效后6个月；进口产品：收到出口许可后6个月 国产产品：招标人指定地点；进口产品：DDP用户指定地点仪器保修期应自安装验收通过之日起一年。在保修期内，任何由制造商选材和制造不当引起的质量问题，厂家负责免费维修。是非专门406406合同履行期限：交货期：国产产品：合同生效后6个月；进口产品：收到出口许可后6个月。本项目( 不接受 )联合体投标。二、获取招标文件1.时间：2023年11月16日 至 2023年11月23日，每天上午9:00至11:00，下午13:00至17:00。（北京时间，法定节假日除外）地点：www.oitccas.com方式：登录东方招标www.oitccas.com注册并购买。售价：￥600.0 元，本公告包含的招标文件售价总和2.时间：2023年11月17日 至 2023年11月24日，每天上午9:00至12:00，下午12:00至17:00。（北京时间，法定节假日除外）地点：中招联合招标采购平台（http://www.365trade.com.cn）方式：（1）首次注册供应商：登录“中招联合招标采购平台（http://www.365trade.com.cn）”（以下简称“平台”），点击“供应商/投标人入口”进行免费注册。 （2）已在平台注册过的潜在供应商，登录后点击“寻找招标项目”，进行项目名称或项目编号查询，找到项目点击“立即投标”，选中需要投标的标包点击“提交报名”。 （3）在“我参与的项目”选择相应项目后的“立即购标”按钮，选择相应标包“提交支付”并下单缴费。支付完成后，可直接下载招标文件。 （4）支付完成后，点击页面上方“我的工作台”下拉菜单中的 “我参与的项目”进行招标文件下载。 （5）如有平台操作方面的疑问请按以下方式与技术支持联系： 客服电话：010-86397110、010-62108037（客服工作时间：周一至周五上午9时00分-11时30分，下午13时30分-17时00分）。售价：￥600.0 元，本公告包含的招标文件售价总和三、对本次招标提出询问，请按以下方式联系。1.采购人信息名 称：中国科学院化学研究所　　　　　地址：北京市海淀区中关村北一街2号　　　　　　　　联系方式：010-68290511/0551/0509　　　　　　2.采购代理机构信息名 称：东方国际招标有限责任公司　　　　　　　　　　　　地　址：北京市海淀区丹棱街1号互联网金融中心20层　　　　　　　　　　　　联系方式：赵倩 任伟松 焦怡泽,010-68290511/0551/0509，yzjiao@oitc.com.cn　　　　　　　　　　　　3.项目联系方式项目联系人：赵倩 任伟松 焦怡泽电　话：　　010-68290511/0551/05094.采购人信息名 称：中国科学院化学研究所　　　　　地址：北京市海淀区中关村北一街2号　　　　　　　　联系方式：联系人：贾老师 电话：010-62658184 电子邮箱：jiahy@iccas.ac.cn　　　　　　5.采购代理机构信息名 称：中招国际招标有限公司　　　　　　　　　　　　地　址：北京市海淀区学院南路62号中关村资本大厦611A室　　　　　　　　　　　　联系方式：联系人：徐润斌 郭文星 徐子玲 电话：010-62108155 62108156 电子邮箱：xurunbin@cntcitc.com.cn　　　　　　　　　　　　6.项目联系方式项目联系人：郭文星 徐子玲 徐润斌电　话：　　010-62108156 62108155

导读：近日，东南大学苏宇老师团队和合作者利用非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统—mIRage研究发现清洁海绵在擦除顽固污渍受磨损时，每月可释放1.55万亿微塑料，这些微塑料可能会污染环境进入食物链。该成果以“Mechanochemical Formation of Poly(melamine-formaldehyde) Microplastic Fibers During Abrasion of Cleaning Sponges”为题，发表于环境领域高水平期刊《Environmental science technology》上。 文中使用的非接触式亚微米红外拉曼同步光谱显微系统-mIRage，因其500 nm空间分辨率、不因颗粒尺寸变化而发生散射且无需接触测量对样品无污染等优势，为本研究提供了关键性技术支持。研究概述：微塑料（MPs）是指小于5 毫米的塑料颗粒，与常见的塑料袋和饮料瓶等塑料制品不同，微塑料常常难以用肉眼观察，而其一旦释放到环境中，就可能会进入食物链，对人体造成未知的健康风险。日常使用的清洁海绵由三聚氰胺和甲醛的聚合物制成，在使用过程中，会磨损产生环境微塑料纤维（MPFs）。苏宇老师和其合作者购买了三个知名品牌的清洁海绵，反复在不同粗糙度的金属表面摩擦，通过非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统—mIRage等多种技术手段表征了海绵的结构组成和释放的MPF。结果发现，海绵的密度对微塑料释放有显著的影响，密度越大，微塑料纤维的释放量越少。 实验详情：研究团队使用基于O-PTIR基于光学光热红外全新技术的非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统—mIRage观察了磨损海绵释放的MPF（直径为7.4 ± 1.2 μm）上的原始聚合物分子结构的变化。获得了亚微米尺度下聚合物的组成和微结构参数。O-PTIR光谱点1 - 4与未磨损海绵的O-PTIR光谱不同。海绵的碳氮双谱带（1558和1506 cm&minus 1）在MPFs（范围从1600到1456 cm&minus 1）中表现出增宽，相对强度略有变化。MPF上1340 cm&minus 1（芳基C-N带）与1558 cm&minus 1（C-N带）的吸收强度之比增加或减少。此外，在磨损海绵的洗涤沃茨中检测到较小的微塑料碎片（3 - 10 μm）（图e），其O-PTIR光谱（图d，点5和6）与长I型MPF（图d，点1）相似。摩擦热不会导致MPF上的聚合物分解，因为海绵磨损期间金属表面的温度升高（从21.5 ° C至24.9 °C）低于三聚氰胺热解引发的阈值（379&minus 387°C。然而，在海绵中存在水和甲醛残留物的情况下，机械能可能通过缩醛胺基团（&minus NH-CH2-NH-）和羟甲基基团（&minus NH-CH2-OH）之间的交替水解和缩合反应，诱导破坏或形成三聚氰胺-三聚氰胺交联。从磨损海绵中释放的微塑料图示。其中 (a)为沉积的海绵磨损颗粒的全景和局部投影图像。(b) 和（c）为S1-S3样品的放大图像（I、II和III型MPF），S4-S6的反射光图像。(d) c和e中位置1 - 6的归一化O-PTIR红外光热光谱。(e)从磨损海绵释放的小微塑料碎片（直径5.8和8.3 μm）的投影、反射光、可见激光和OPTIR光热红外光谱图（1340 cm&minus 1，芳基C-N吸收带）。 基于O-PTIR技术的mIRage产品： 非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统—mIRage，采用光热诱导共振技术（O-PTIR），突破了传统红外光谱衍射极限，空间分辨率可达500 nm且无散射伪影。创新性的技术使其具备了以下优异的科研级别分析优势：☛ 500nm左右的空间分辨率，无散射伪影；☛ 基本无需样品前处理，样品即放即测；☛ 光源“探针”对样品无污染、无损伤；☛ 可分析固体、液体等多物态样品；☛ 同时、同位置红外、拉曼光谱共表征，提供相互佐证的分析结果；☛ 光谱表征、光学成像共表征，提供多维度科研分析信息；☛ 微塑料颗粒分析功能，自动搜索微塑料颗粒、自动测量微塑料颗粒尺寸、自动微塑料光谱表征。非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统—mIRage 样机体验为满足国内日益增长的新型红外表征需求，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非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统——mIRage，为您提供样品测试、样机体验等机会，期待与您的合作！ 欢迎您通过电话：010-85120277/78、邮箱：info@qd-china.com或扫描下方二维码联系我们。扫描上方二维码，即刻咨询产品详情！参考文献[1]. Yu Su, Chenqi Yang, Songfeng Wang, Huimin Li, Yiyu Wu, Baoshan Xing,* and Rong Ji. Mechanochemical Formation of Poly(melamine-formaldehyde) Microplastic Fibers During Abrasion of Cleaning Sponges. Environ. Sci. Technol. 2024, 58, 10764&minus 10775

免疫缺陷病毒（即艾滋病毒，HIV），埃博拉病毒、流行性感冒病毒（IFV）和冠状肺炎病毒等致命性病毒对人类健康和公共卫生构成了持续的威胁。因此，关于病毒开展的各方面研究备受关注。其中，包膜病毒的细胞膜渗透行为是病毒进入宿主细胞，感染宿主细胞等一系列事件中的关键步骤。在病毒进入宿主细胞的过程中，包膜病毒如何与宿主细胞受体相互作用以及病毒膜包膜自身如何经历结构变化，终进入宿主细胞的病毒-细胞膜渗透行为的研究，能为开发新型抗病毒疗法和疫苗提供有利信息。近年来，流感病毒（IFV， 结构示意图1）已被用作包膜病毒的原型来研究病毒进入宿主细胞的过程。IFV中血凝素（HA）是嵌入IFV包膜的主要表面糖蛋白。 HA负责IFV与宿主细胞受体的连接，并在病毒进入过程中参与介导膜融合。众多研究已经为靶标和病毒膜之间的融合机制建立了一个公认的模型。该模型认为只有在靶标和病毒膜发生膜融合时才可形成孔从而介导病毒-细胞膜渗透行为。然而，其他报道也观察到在融合发生之前靶标和病毒膜的破裂。此外，关于腺病毒蛋白与宿主细胞的研究显示，宿主细胞膜可能在没有膜融合的情况下被破坏而进入病毒。另一方面，病毒包膜和靶宿主细胞膜具有不同的化学组成或结构，各个膜中形成孔的要求不同，因此靶宿主或病毒膜破裂也可能立地被诱导。图1 流感病毒示意图 （百度百科）综上所述，关于病毒-细胞膜渗透行为的机理还存在一定的争议，明确单个病毒与宿主细胞的复杂融合机制，可为设计抗病毒化合物提供有利信息。然而，常规的病毒整体融合测定法是对膜融合事件的集体响应，不能对细微、尤其是在纳米尺度复杂的融合细节进行直接和定量的研究，因此无法直接量化一些可以通过研究单个病毒、纳米尺度表面糖蛋白和脂包膜来获得的融合细节。例如，病毒感染过程在分子水平上引起的病毒膜和宿主细胞膜的化学和结构组成改变，可以通过分子特异性红外光谱技术来探测。然而，单个病毒、表面糖蛋白和脂包膜尺寸小于红外光的衍射限，限制了单个病毒的红外光谱研究。因此，找到一个既可以提供纳米高空间分辨率，还能探测机械、化学特性（分子特异红外光谱）和环境影响的工具，使其可在单病毒水平上研究病毒膜融合过程是十分重要的。德国neaspec公司经多年研发的纳米分辨傅里叶红外光谱和成像系统（nano-FTIR & neaSNOM）采用化的散射式核心设计和准外差技术以及特的宽光谱高能激光器（光谱范围：650—4000 cm-1），基于传统傅里叶红外光谱的核心原理，使得光谱和成像信息直接源于光学信号，无需光-热、光-力等复杂信号的转换，能对空间分辨率低至10 nm的样品进行直接的红外光谱及成像测量，提供与传统傅里叶光谱完全一致的红外光谱测量结果。因此，德国neaspec公司的纳米分辨傅里叶红外光谱与成像系统可实现高分辨率单个病毒、表面糖蛋白和脂包膜的原位光谱、化学图谱和结构鉴定，以及病毒与环境触发因素和细胞的相互作用研究，是单病毒水平上研究病毒膜融合过程的工具。图2 德国neaspec公司纳米分辨傅里叶红外光谱与成像系统（ nano-FTIR & neaSNOM）实物图来自美国乔治亚大学和乔治亚州立大学的Sampath Gamage和Yohannes Abate等研究者采用 nano-FTIR & neaSNOM研究了单个原型包膜流感病毒X31在不同pH值环境中发生的结构变化。同时，还定量评估了在环境pH值变化期间,抗病毒化合物（化合物136）阻止病毒膜破坏的有效性，提供了一种抑制病毒进入细胞的新机制。nano-FTIR和neaSNOM对流感病毒 X31的近场红外光谱及成像研究提供了高空间分辨的优异光谱和成像结果，具体结果如下：1. 能清楚观察到单个流感病毒的形貌（高度20-30 nm, 大小约70-100 nm）；2. 不同红外波长下病毒红外吸收对比明显；3. HA富集在病毒包膜外（对比图3 中f和g:包膜外1088 cm-1无红外吸收信号，1659 cm-1 有红外吸收信号，蛋白质在1659 cm-1 有吸收而在1088 cm-1没有）；4. nano-FTIR 能获取到病毒蛋白红外光谱（1500-1750 cm-1范围 Amide I 和Amide II 峰）；5. nano-FTIR 能获取到病毒的脂类、磷酸盐和RNA的红外光谱（1290-1050 cm-1范围）。图3 流感病毒的neaSNOM近场光学红外成像 (pH 7.4) a)：实验示意图；b)：病毒形貌成像（标尺 100 nm）；c-e)：不同红外波长下近场光学相位成像（红外吸收）；f） 和 g)：b,c）和 b, e)红色虚线相应的截面分析图4 流感病毒的nano-FTIR光谱及高光谱成像(pH 7.4)A)：nano-FTIR红外吸收光谱（pH 7和pH 5）； B)：病毒形貌及高光谱成像（标尺 100 nm） 综上所述，在该研究工作中，作者对单个流感病毒颗粒进行了光谱和成像实验，研究了各种pH值变化环境中以及与抗病毒化合物相互作用时病毒蛋白和脂质双层的化学和结构变化。结果表明在不存在靶细胞膜的情况下，降低pH环境依然会造成病毒包膜破裂，这与当前的病毒融合模型相反。此外，融合抑制剂化合物136可以有效阻止低pH环境引起的病毒包膜破坏。除流感病毒外，德国neaspec公司提供的nano-FTIR和neaSNOM技术同样可能适用于其他包膜病毒（例如，HIV、冠状肺炎病毒等）的研究，并能为基础病毒学研究提供新思路。 参考文献：[1] Sampath Gamage, Yohannes Abate et al.， Probing structural changes in single enveloped virus particles using nano-infrared spectroscopic imaging， PLOS ONE.

红外热成像技术通过探测物体自身所发出来的远场红外辐射从而感知表面温度，在军事、民航、安防监控及工业制造等重要领域有着广泛应用。但由于光学衍射极限的限制，红外热成像的分辨率通常在微米尺度及以上，因此无法用于观测纳米尺度的物体。近几年，我们开发了红外被动近场显微成像技术，通过探测物体表面的近场辐射从而极大地突破红外衍射极限限制，将红外温度探测及成像从传统的微米尺度拓展到了纳米尺度。据麦姆斯咨询报道，近期，中国科学院上海技术物理研究所红外科学与技术全国重点实验室的科研团队在《红外与毫米波学报》期刊上发表了以“红外近场辐射探测及超分辨温度成像”为主题的文章。该文章第一作者为朱晓艳，主要从事红外被动近场成像方面的研究工作。本文将围绕扫描噪声显微镜（SNoiM）技术的实验原理及其应用，详细介绍如何通过自主研制的红外被动近场显微镜，突破红外热成像的衍射极限限制，实现纳米级红外温度成像。近场辐射我们首先从黑体辐射的本源入手。如图1（a）所示，绝大多数物体内部都包含大量带正电荷和负电荷的粒子，这些带电粒子永远不会静止不动，而是一直处于随机扰动状态（热运动）。我们所熟知的热辐射就源自物体内部的这种带电粒子热运动，辐射特征可由普朗克黑体辐射定律描述。但鲜为人知地是，物体内的电荷扰动不仅在距离物体辐射波长尺度以外的区域产生红外热辐射（远场辐射），而且在物体近表面处会生成一种能量密度极高的表面扰动电磁波（以倏逝波形式存在），可称之为近场辐射。理论很早就预言了这种表面电磁波（近场辐射）的存在，并发现针对远场辐射所建立的认知及规律（如普朗克辐射定律等）将不再适用于近场辐射，但相关实验研究由于探测难度极高而一直未有明显突破。2009年，美国麻省理工学院和法国CNRS的研究组取得重要进展，先后在实验上验证了纳米尺度下近场辐射热传输效率可远超黑体辐射极限。尽管该实验验证了物体表面近场倏逝波的存在，但相关物理现象仍然缺少更直接的实验手段对其进行更进一步地研究。图1（a）物体表面存在的远场辐射及近场辐射；探针调制技术：（b）当探针远离样品时不会散射物体表面的近场倏逝波、（c）当探针靠近物体近表面时可以散射近场倏逝波；（d）红外被动近场显微镜（SNoiM）的示意图红外被动近场显微镜（SNoiM）的实验原理及其应用SNoiM技术的实验原理物体表面的近场辐射由于其倏逝波特性（即强度随着远离物体表面急剧衰退）而难以探测。在SNoiM中，利用扫描探针技术有效地解决了这一问题。如图1（b）所示，当不引入纳米探针（或探针远离物体表面）时，物体近表面的近场倏逝波无法被探测，该显微镜工作于传统红外热成像模式，即仅获得其远场辐射信号。SNoiM技术的关键是，将探针靠近样品近表面（比如10 nm以内），近场倏逝波可以被针尖有效散射出来。该探测模式下，探测器所获取的样品信号中同时存在近场和远场分量。因此，通过控制探针至物体表面的间距h，即可获得近场、远场混合信号（h 100 nm或撤去探针，称为远场模式）。最终，利用探针高度调制及解调技术即可从远场背景中提取物体的近场信息。图1（d）展示了SNoiM系统探测近场信号的示意图。探针所散射的近场信号首先由一个高数值孔径的红外物镜进行收集。但在该过程中，无法消除来自环境、被测物体及仪器自身的远场辐射信号，它们随近场信号一同被红外物镜收集，导致被测物体微弱的近场信号湮没于巨大的远场背景辐射之中。为了最大程度降低远场背景信号，研究人员在红外物镜上方设计了一个孔径极小的共焦孔（约100 μm），通过此共焦结构可以缩小收集光斑，有效抑制背景辐射信号。然而，即使是这样，是否有足够灵敏的红外探测器能够检测到纳米探针所散射的微弱近场信号也是一大难点。为此，本团队研发了一款超高灵敏度红外探测器，攻克了这一技术壁垒。图2（a）展示了首套SNoiM设备实物图。其中，金色圆柱腔体为低温杜瓦，内部搭载了自主研制的超高灵敏度红外探测器（CSIP）及一些低温光学组件；白色方框内为实验室内组装的基于音叉的原子力显微镜（AFM）、红外收集物镜及样品台区域，具体细节参照图2（b）、（c）。红外近场图像的空间分辨率不再受探测波长限制，而是由探针尖端尺寸决定。如图2（b）中插图所示，通过电化学腐蚀方法，可制备出形貌优良的金属（钨）纳米探针，其中，针尖直径可小至100 nm以内。图2（a）红外被动近场显微镜SNoiM的实物图，其中搭载了超高灵敏度红外探测器；（b）AFM及红外收集物镜；插图为通过电化学腐蚀制备的金属（钨）纳米探针；（c）探针与样品的显微照片基于SNoiM的超分辨红外成像研究利用SNoiM技术探测物体表面的近场辐射可极大突破红外衍射极限，实现超分辨红外成像。首先以亚波长金属结构的成像结果为例进行展示。图3（a）为Au薄膜样品在普通光学显微镜下所拍摄的图像。其中，亮金色区域为Au薄膜（约50 nm厚），其他区域为SiO₂衬底。使用SNoiM系统可同时获取该样品的远场和近场红外图像（获取远场图像时只需将探针挪离样品表面）。如图3（b）所示，由于成像波长较长（~ 14 μm），远场红外图像的分辨率远不如普通光学显微图像。比如，Au与衬底（SiO₂）的边界无法清晰区分以及中间细小金属条状结构无法识别等（图中黑色虚线所示）。然而，在相同探测波长下，如图3（c）所示的近场红外图像则展现了超高的空间分辨率，其图像清晰度可完全与普通光学显微镜所获取的图像相比拟。为了进一步理清上述三种显微成像技术的区别，图3示意图中给出了探测到的信号来源：对于光学显微图像，其信号来自于可见光的反射。由于金属的反射能力较强，因而Au上的信号远比SiO₂强。可见光波长范围为400~760 nm，因而光学显微镜可清晰分辨该样品表面的细微结构。远场红外成像不依赖于外界光源照射，直接通过红外物镜收集物体自身所发射出来的辐射信号，并对其进行成像。在探测波长为14 μm情况下，受衍射极限的限制，系统的实际空间分辨率也只有约14 μm。近场红外成像则检测探针尖端所散射的样品表面近场辐射信号，因此不受远场光学衍射极限限制，可获得超分辨红外图像（图3c）。图3 样品Au（SiO₂衬底）的（a）光学显微、（b）远场红外和（c）近场红外的图像及成像原理示意图另外值得注意的一点是，图3（c）所示的红外近场图像不仅仅在分辨率上有所提高，而且在金属与衬底的信号强度对比上出现了明显反转（由远场切换至近场后，Au由弱信号方（蓝色）转变为强信号方（红色））。针对上述现象的解释如下：远场成像时，Au是高反射物体，因此吸收红外光的能力极弱，根据基尔霍夫定律，则其红外发射率也很低。因而远场红外成像中其信号弱于衬底SiO₂；而在近场成像中，室温金属（Au）中的自由电子存在剧烈的热运动（热噪声），从而在金属表面产生极强的表面电磁波，因而Au上的信号远强于SiO₂。由此可见，SNoiM技术不仅突破了红外衍射极限限制，而且能够检测远场显微镜所无法探测的物理过程。基于SNoiM的微观载流子输运及能量耗散可视化研究基于SNoiM技术的另一项创新与突破在于纳米尺度下通电器件中微观载流子输运及局域能量耗散的直接可视化。值得指出，SNoiM所检测的近场辐射信号来自于物体近表面的传导电子，因此其成像结果所反映的是物体表面的局域电子温度（Te）。目前仅SNoiM技术可实现纳米尺度下电子温度分布的直接成像。下面将以通电微小金属线（NiCr合金）为例进行说明。图4 （a）通电金属线显微图像及远场热成像；器件弯折区域分别为（b）凹形、（c）U形的扫描电镜图像及超分辨红外近场热成像图4（a）为NiCr金属线的光学显微图像（上）及其通电后的红外远场热图像（下）。红外远场成像检测通电器件的远场辐射，从而估算出器件的表面温度。比如，器件中心处出现明显热斑，该处温度最高，表明电流流经微小弯曲金属线时能量耗散最大。而受衍射极限限制，远场红外热成像无法分辨微小金属线（宽度约3.3 μm）上不同区域的温度分布，因此无法有效反映微观尺度上载流子的能量耗散特性。与之相比，近场红外热成像则可清晰展示器件中心区域微观载流子的输运及能量耗散行为。如图4（b）所示，当电流经过器件凹形弯折区时，近场红外热成像下，该区域内存在极其不均匀的温度分布，而且在凹形内侧出现显著热斑。该现象表明，通电NiCr器件的凹形区内存在非均匀局部焦耳热，且内侧区域电子能量耗散最大，这是由于电流的拥挤效应所造成的。此外，该温度分布图像似乎表明，通电时，载流子倾向于避开直角拐角处，并趋于沿着U形路径分布。为验证这一猜想，该实验进一步设计了中心区域呈U形弯折的通电NiCr金属线，并对其进行了近场红外热成像表征。图4（c）显示，U形区域温度均匀分布，无明显局域热斑，这表明载流子倾向于沿着U形路径均匀输运。基于SNoiM纳米热分析研究而提出的新设计大大缓解了电流拥挤效应可能对器件造成的局部热损伤，具有重要的指导意义。总结与展望综上，利用SNoiM技术，可以实现物体表面的近场辐射探测及红外超分辨温度成像。该技术是目前国际上唯一能够进行局域电子温度成像的科学仪器，不仅突破了红外远场热成像的衍射极限限制，且首次实现了纳米尺度下通电器件中载流子输运行为与能量耗散的直接可视化。该研究内容均基于第一代室温SNoiM系统，目前，第二代低温SNoiM系统已被成功搭建，有望进一步突破后摩尔时代信息和能源器件的功耗降低及能效提升难题，探索物理新机制，并推动纳米测温技术新的发展。这项研究获得国家自然科学基金优秀青年基金的资助和支持。论文链接：DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2023.05.001