超光谱成像

由中科院西安光机所研制的“HJ-1-A卫星超光谱成像仪”填补了我国在航天超光谱遥感领域的空白，达到国际当前先进水平。记者昨日获悉，这一重大自主创新科研成果已通过项目鉴定。 　　西安光机所为我国“HJ-1-A卫星”研制的我国第一台星载超光谱成像仪，主要承担环境与灾害的监测、评估及定量化分析等任务，广泛应用于土地沙化、盐碱化、石漠化监测，冰雪灾害与森林、草原火灾探测，国土资源及广域土地分类调查，植被分类、植树造林及退耕还林效果评估，农业估产、病虫害监测及生态环境破坏等领域；为我国环境与灾害监测预报小卫星提供及时、可靠和科学的信息支持。 　　截至目前,“HJ-1-A卫星”超光谱成像仪顺利随卫星在轨运行一年多，设备性能稳定、运行正常、数据可靠；经民政部、环保部、农业部、中科院等70余家用户单位使用，已经在灾害监测、环境评估、资源调查、土地分类、农业林业等诸多领域发挥了重要作用，并取得良好的应用效果和经济效益。 　　鉴定委员会成员一致认为，该项成果既有理论突破和技术发明，又有集成创新和成功应用，国内领先、达到国际当前先进水平，有力促进了我国光谱成像及相关技术的发展，填补了我国在航天超光谱遥感领域的空白，具有重大意义。

中招国际招标公司受中国水利水电科学研究院委托，就遥感影像接收与处理设备购置项目——推帚式超光谱成像仪设备进行国内公开招标，中科院上海技物所受招标机构邀请参加了投标且一举中标。日前，该项目圆满完成并顺利交付验收。 水利水电科学研究院订购置的推帚式超光谱成像仪PHI-1307的主要技术指标为：光谱范围为450～1000nm、波段数为120、IFOV：0.5×1.0 mrad、光谱分辨率为5nm、工作帧频为50Hz、量化位数为12bits。 该设备在青岛进行了航空遥感飞行信息获取现场验收。近日，北京水利水电科学研究院通过了整套设备的交付验收工作。上海技物所将在努力做好售后服务的基础上继续与购置方合作，为该设备在水利水电科学研究领域发挥更好的应用作用。

近日，清华大学电子工程系黄翊东教授课题组的副教授崔开宇、博士生熊健、博士后蔡旭升等人的论文《基于可重构超表面的实时超光谱成像芯片及动态脑光谱获取》（Dynamic brain spectrum acquired by a real-time ultraspectral imaging chip with reconfigurable metasurfaces）于美国光学学会旗舰期刊Optica上发表。光谱是物质的指纹，实时光谱成像可获取成像视场内各像素点的动态光谱，将为人工智能及感知技术开拓一个新的信息维度，在诸多领域有着巨大的应用需求。本工作研制成功了国际首款实时超光谱成像芯片：提出基于图像自适应的可重构超表面超晶胞，通过超表面单元结构的空分复用，解决了计算光谱难以兼顾频谱分辨率和空间分辨率的局限；在实验上成功制备出的国际首款实时超光谱成像芯片，将单点光谱仪的尺寸缩小到百微米以下，空间分辨率超过15万像素，即在0.5 cm2芯片上集成了15万个微型光谱仪，可快速获得每个像素点的光谱，工作谱宽450-750nm，分辨率高达0.8nm；使用实时超光谱成像芯片首次测量了活体大鼠脑部血红蛋白及其衍生物的特征光谱的动态变化，时间分辨率可达30Hz，可进一步利用神经血氧耦合的机制得出脑部神经元的活跃状态。作为一种非侵入式的检测手段，展示出光谱成像芯片在实时传感领域的巨大潜力。相关工作已创立成果转化企业“北京与光科技有限公司”。Jian Xiong†, Xusheng Cai†, Kaiyu Cui†*, Yidong Huang, Jiawei Yang, Hongbo Zhu, Wenzheng Li,Bo Hong, Shijie Rao,Zekun Zheng, Sheng Xu, Yuhan He, Fang Liu, Xue Feng, and Wei Zhang, "Dynamic brain spectrum acquired by a real-time ultraspectral imaging chip with reconfigurable metasurfaces," Optica 9,461-468 (2022)

1月14日，中共中央、国务院在北京人民大会堂隆重举行2010年度国家科学技术奖励大会，党和国家领导人胡锦涛、温家宝、李长春、习近平、李克强等出席大会。胡锦涛等党和国家领导人向获国家科学技术奖的代表颁奖。中科院西安光学精密机械研究所“环境与灾害监测预报小卫星超光谱成像仪项目”荣获国家科学技术进步奖二等奖。 　　超光谱成像仪具有“图谱合一”的宽谱段(0.45～0.95mm)和精细光谱(5nm)的探测能力，其在轨获取的干涉图经滤波、相位修正、辐射度修正、光谱反演、光谱修正后，得到每一个像元的超光谱图(曲线)。把每一个像元复原光谱图中具有同一波长的相对应的光谱强度值(光谱辐射功率密度)集合在一起，并以二维空间排序，即可重构超光谱图像序列，即每个谱段的准单色图。再进一步可以合成色彩非常丰富的真彩色图像。 　　西安光机所研制的超光谱成像仪装载在HJ-1-A卫星上。它是国内首先采用静态干涉型成像光谱技术新原理，研制的一种新型有效载荷。超光谱成像仪在环境与灾害监测预报中发挥特有的作用。它可以监测土地的沙化、盐碱化、石漠化 探测冰雪灾害与森林、草原火灾 调查国土资源及广域土地分类 进行植被分类、植树造林及退耕还林效果评估以及发现森林砍伐与破坏 服务于农业估产、监测病虫害以及生态环境破坏等。对自然灾害、环境污染、危及人类的危险事故等的发生、定量化分析、评估等将起着重要作用。 　　2008年9月6日，我国在太原卫星发射中心通过一箭双星方式将首颗环境卫星(也称为环境与灾害监测预报小卫星星座)A、B卫星成功送入太空。2009年3月30日，国家国防科技工业局在京组织环境与灾害监测预报小卫星A、B星在轨交付仪式。中国航天科技集团公司和中国卫星发射测控系统部将卫星正式交付给民政部和环境保护部投入使用。

了解拉曼超光谱成像在药物中的应用！拉曼超光谱成像技术可以反映样品的空间（成像）信息和光谱（拉曼）信息，因此越来越多的R&D和工业用户将它用于表征固体样品的诸多特性。拉曼超光谱成像技术为药物固体制剂的定性和定量分析提供了准确的工具。在此次讲座中，Ziemons副教授将介绍高光谱成像的数据分析及其在制药和生物医学领域的主要应用。时间：3月30日星期四 北京时间16:00或23:00语言：英语报名：https://events.r20.constantcontact.com/register/eventReg jsessionid=1637759E2AC18945DF3B5666B987B842?oeidk=a07edws7owufc7c08bd&oseq=&c=&ch=主要学习目标近些年来，拉曼超光谱成像技术一直被认为是一项昂贵且需要专业人员操作的复杂技术。事实上，对于常规样品的分析来说，这是一个误解。本次讲座将以制药和生物医学样品的多个应用来阐述这个技术，并分析其优势和局限性。谁应该参加只要您从事制药相关的工作，无论是实验室技术人员、科研人员、经理、还是研发专家和质控人员，都可以在Ziemons副教授的网络讲座中学到丰富的、具有启发性、且具有挑战性的知识。讲师Eric Ziemons 博士副教授University of Liège (ULg)Center of Interdisciplinary on Medicines Research on Medicines,Laboratory of Pharmaceutical Analytical Chemistry Mathieu Boiret 博士HORIBA Scientific应用经理 HORIBA Optical SchoolHORIBA一直致力于为用户普及光谱基础知识，其旗下的Jobin Yvon有着近200年的光学、光谱经验，我们非常乐意与大家分享这些经验，为此特创立 Optical School（光谱学院）。无论是刚接触光谱的学生，还是希望有所建树的研究者，都能在这里找到适合的资料及课程。 我们希望通过这种分享方式，使您对光学及光谱技术有更系统、全面的了解，不断提高仪器使用水平，解决应用中的问题，进而提升科研水平，更好地探索未知世界。

光谱仪在材料分析、天文学、食品化学以及医学诊断等许多领域都有应用。市场需求正在迅速增长，但光谱仪的尺寸阻碍了其在更广泛领域的普及。因此，市场急需高性能的紧凑型光谱仪，不断缩小光谱传感器尺寸已成为当前的研究热点。为了使光谱仪小型化，已经进行了各种尝试，例如传统的色散方法、傅里叶变换干涉技术（FTI），以及使用带有随机滤波器阵列和窄带通滤波器的探测器等。与色散和傅里叶变换干涉系统相比，滤波器阵列与探测器的集成，由于无需长光路和光学元件的精确对准来获得高分辨率而具有优势。此外，将滤波器阵列与电荷耦合器件（CCD）或CMOS图像传感器（CIS）等探测器集成，可以通过单次捕捉二维图像实现高光谱成像。特别是，与随机滤波器方案相比，窄带通滤波器阵列的集成无需进行后处理分析。然而，为了获得高分辨率需要大量的信道，意味着更复杂的制造工艺，例如蚀刻和沉积，因为每个信道都需要不同厚度的薄膜。为了解决这个问题，有研究使用组合蚀刻技术来制造多信道。业界对光谱仪中使用的窄带通滤波器的谐振结构进行了研究，但大多数研究仅限于改变电介质多层膜的厚度，以形成不同波长和品质因数的光学腔。这对于器件的大规模生产很麻烦，因为它需要过多的电介质沉积、蚀刻和光刻步骤，尤其是在像素尺寸级别的制造工艺。据麦姆斯咨询介绍，三星高级技术研究所光子器件实验室的Jaesoong Lee及其同事通过将被称为超表面的亚波长纳米结构集成到直接位于CMOS图像传感器顶部的带通滤波器阵列中，开发出了一种紧凑型超光谱（meta-spectral）图像传感器。由于窄带通滤波是通过亚波长光栅结构而不是通过改变层的厚度来调谐的，因此所有信道都可以通过一步光刻工艺制造。这种方案简化了制造，并且与CMOS工艺完全兼容。这种紧凑型超光谱图像传感器具有窄带高效率、与相邻信道的低串扰和高光谱分辨率。利用该器件，研究人员从波长混合图像中获得了高光谱图像。超光谱图像传感器示意图超光谱图像传感器制造研究人员在CMOS图像传感器晶圆（三星S5K4E8）上采用标准的洁净室工艺（包括PECVD和干法蚀刻）制作了超表面带通滤波器阵列。首先，研究人员为底部介质反射器沉积了多层硅和二氧化硅；然后利用电子束光刻定义纳米柱阵列；再使用电感耦合等离子体反应离子刻蚀（ICP-RIE）形成纳米柱阵列，并再次沉积二氧化硅以填充纳米柱之间的间隙；然后进行化学机械抛光（CMP）工艺，以平整二氧化硅顶面；最后，为顶部反射器沉积了一层由硅和二氧化硅制成的多层膜。超光谱图像传感器制造过程示意图高光谱成像为了验证演示其高光谱成像性能，研究人员拍摄了由3 x 5颗多波长LED组成的LED面板的光谱图像。每颗LED可以发射多个波长的组合，这些波长被选择以显示以下大写字母：770 nm显示“S”，810 nm显示“I”，850 nm显示“A”，950 nm显示“T”，如下图（a）底部所示。超光谱成像仪的高光谱成像演示作为概念证明，研究人员拍摄了一张所有LED都打开的面板照片，如上图（b）顶部所示。图像中的所有字母都无法区分，因为面板上的所有LED都已打开。通过将这个组合图像分成20个信道，如上图（b）底部所示，研究人员发现了隐藏的“SAIT”字母。在对应829.1 nm的信道11处，由于810 nm和850 nm LED的宽带发射，“I”和“A”被结合在一起。对于更长的波长（信道12和信道13），研究人员观察到字母“I”变得更模糊，而字母“A”变得更清晰。通过实验结果，研究人员证实了这款超光谱图像传感器具有良好的光谱成像性能。

近日，清华大学电子工程系黄翊东教授团队崔开宇副教授带领学生在超光谱成像芯片的研究中取得重要进展，研制出国际首款实时超光谱成像芯片，相比已有光谱检测技术实现了从单点光谱仪到超光谱成像芯片的跨越，期刊《科学》（Science）综述论文“光谱仪的小型化”（“Miniaturization of Optical Spectrometers”）将这一超光谱成像芯片技术列为该领域最新的研究成果。光谱作为物质的指纹，光谱成像可以获取成像视场内各像素点物质的组分和含量，为智能感知技术开拓了一个新的信息维度，在工业自动化、智慧医疗、机器视觉、消费电子等诸多领域有着巨大的应用需求。然而传统基于分光原理的单点光谱仪体积庞大，已有的光谱成像技术一般只能采用逐点逐行扫描或波长扫描的模式，无法获取视野场景中各像素点高精度的实时光谱信息。该成果研制的国际首款实时超光谱成像芯片如图1所示。通过硅基超表面实现对入射光的频谱域调制，利用CMOS图像传感器完成频谱域到电域的投影测量，再采用压缩感知算法进行光谱重建，并进一步通过超表面的大规模阵列集成实现实时光谱成像。该款实时超光谱成像芯片将单点光谱仪的尺寸缩小到百微米以下，空间分辨率超过15万光谱像素，即在0.5 cm2芯片上集成了15万个微型光谱仪，可快速获得每个像素点的光谱，工作谱宽450~750 nm，分辨率高达0.8nm。研究团队与清华大学生物医学工程系洪波教授团队合作，基于该实时超光谱成像芯片首次测量了活体大鼠脑部血红蛋白及其衍生物的特征光谱的动态变化，时间分辨率高达30Hz。通过实时光谱成像，可获取大鼠脑部不同位置的动态光谱变化情况，结合血红蛋白的特征吸收峰，分析获取对应血管区和非血管区血红蛋白含量的变化情况，并可利用神经血氧耦合的机制得出脑部神经元的活跃状态。图1. 国际首款实时超光谱成像芯片及其性能指标团队进一步提出了一种自由形状超原子（Freeform shaped meta-atoms）的超表面设计方法，突破了规则形状的超表面设计限制，研制出基于自由形状超原子的超表面光谱成像芯片，取得了更优异的光谱成像性能（图2）。对宽谱光和窄谱光进行测量重建的结果表明，窄谱光重建的中心波长偏差标准差仅为0.024 nm。24色标准色卡的平均光谱重建保真度达到了98.78%。该研究工作进一步提升了超表面光谱成像芯片的性能，推动了未来光谱成像芯片的发展及其在实时传感领域的应用。图2. 基于自由形状超原子的超表面光谱成像芯片及其性能指标该项成果的实时超光谱成像芯片是微纳光电子与光谱技术的深度交叉融合，作为光谱技术的颠覆性进展，展示出在实时传感领域的巨大应用潜力，相关成果已进行产业化。上述研究成果以“基于可重构超表面的实时超光谱成像芯片及动态脑光谱获取”（Dynamic brain spectrum acquired by a real-time ultraspectral imaging chip with reconfigurable metasurfaces）为题在《光学设计》（Optica）发表。电子系2017级博士生熊健、博士后蔡旭升、副教授崔开宇为该论文的共同第一作者。崔开宇为论文的通讯作者。该工作得到了包括科技部重点研发计划、国家自然科学基金、北京市科技计划、北京市自然科学基金、北京量子信息前沿科学中心、北京量子信息科学研究院的支持。同时，研究成果还以“基于自由形状超原子超表面的超光谱成像”（Ultraspectral Imaging Based on Metasurfaces with Freeform Shaped Meta-Atoms）为题于期刊《激光与光子学评论》（Laser & Photonics Reviews）发文。电子系2018级博士生杨家伟为该工作的第一作者。崔开宇副教授、黄翊东教授为论文的通讯作者。该工作得到了包括科技部重点研发计划、国家自然科学基金、北京市科技计划、北京市自然科学基金、北京量子信息前沿科学中心、北京量子信息科学研究院的支持。

日前，联光元和（上海）企业发展有限公司完成天使轮融资，由上海联和1亿元独家投资。本轮资金将用于超光谱成像仪、连续波白光激光器等高端科学仪器与应用装备研发。联光元和创立于2021年1月。凭借研发团队在空间光调制技术、表面耦合诱导等离子体及其多级放大技术在光学中的应用、基于高熵玻璃材料实现的BPAWR－SACM光过程等诸多领域形成的基础研究成果和大量原始技术创新，企业将致力于在光谱成像、光源系统与光加工技术三大板块形成系列产品，在科学仪器与先进加工领域为中国制造提供核心力量，并积极参与全球顶尖科研仪器与高端装备的市场竞争。目前，联光元和在研产品透射式时间分辨角分辨超光谱成像仪和连续波白光激光器进展顺利。首台超光谱成像仪原型机将于2022年9月问世，涵盖瞬态／稳态、能级寿命、散射／振动谱、高光谱／光谱等分析功能，可替代大部分传统光学仪器，如紫外可见分光光度计、红外吸收光谱仪、荧光光谱仪、拉曼光谱仪等，广泛应用于材料分析、环境监测、生化检测、医疗诊断等。6月15日，公司科研团队参与的项目成果以“Design of coherent wideband radiation process in a Nd3＋－doped high entropy glass system” 在线发表于自然杂志子刊Light：Science＆Applications，首台连续波白光激光器亦将于2022年10月问世。该激光器可实现宽谱段（400－800 nm）的空间相干光输出，或调制后以单一频率窄线宽的激光模式进行输出，未来可实现将传统的车、铣、刨、磨、铸、锻、焊与新兴的3D打印技术整合在光加工中心系统上。通过控制光束的束腰半径，可实现从10μm－100nm范围的高效率加工，填补了既有的机械加工与电子束刻蚀间的空白，为MEMS尺度的加工提供更多的手段和空间。

近日，中科院高能所李玉锋研究员团队，以硒超富集植物-堇叶碎米荠（Cardamine violifolia）单粒种子为研究对象，借助北京同步辐射装置X射线荧光微分析实验站硬件和软件功能升级契机，发展了基于同步辐射X射线荧光二维/三维成像技术（SRXRF）、X射线吸收谱技术、二维质谱成像技术（MALDI-MSI）及微区计算机断层扫描（micro-CT）等技术的空间金属组学（spatial metallomics）研究框架，实现了堇叶碎米荠单粒种子中有机硒和无机硒的原位二维/三维研究，首次发现堇叶碎米荠种皮中存在甲基硒代化合物，加深了对堇叶碎米荠富硒机制的理解，并以Spatial metallomics reveals preferable accumulation of methylated selenium in a single seed of the hyperaccumulator Cardamine violifolia为题发表于 Journal of Agricultural and Food Chemistry（影响因子/JCR分区：5.895/Q1）。该研究工作得到岛津中国创新中心的实验支持。图1 Journal of Agricultural and Food Chemistry原文背景介绍硒(Se)是动物和人类必需的元素。它是硒蛋白和硒酶的重要组成部分，硒缺乏会增加各种神经、内分泌和癌症风险，更严重的是，会导致器官衰竭和死亡。世界卫生组织(WHO)和美国农业部建议成人每日膳食硒摄入量为55 ~ 200 μg。然而，在一些地区，人们的日摄入量明显低于推荐剂量(仅26 μg/天)，因此，探索富硒膳食补充剂来改善人们日常硒的摄入是很有必要的。图2 堇叶碎米荠硒在植物生长周期内无法被消耗，一些百合科、十字花科和豆科植物可累积高达几千毫克/公斤的硒元素。原产于中国湖北省恩施市的堇叶碎米荠（Cardamine violifolia）已被证明是硒的超富集植物，已用作膳食补硒剂原料。&bull 单粒种子中硒的原位空间分布和形态分布堇叶碎米荠对于硒元素的耐受性和超积累的机制主要包括:(1)钙蛋白和富半胱氨酸激酶的表达下调和硒结合蛋白的表达上调 (2)体内解毒硒的泛素基因或蛋白的表达 (3) 堇叶碎米荠硒的特定代谢途径。研究发现堇叶碎米荠可以通过硫酸盐转运体和各种S/Se代谢酶来积累硒元素。而堇叶碎米荠中硒元素的主要存在形态为硒代半胱氨酸（SeCys），硒代蛋氨酸（SeMet），硒代羊毛硫氨酸，甲基硒代半胱氨酸（MeSeCys），甲基硒代蛋氨酸（MeSeMet），二甲基硒醚（DMSe）和二甲基二硒醚（DMDSe）等。图3 通过SRXRF和MALDI-MSI研究硒在单粒种子中的原位空间分布和形态研究结果表明，一方面SRXRF结果显示硒元素在整个种子中都有分布，子叶中硒含量相对高于外胚层/种皮；另一方面MALDI-MSI结果显示DMSe (m/z 107.970)、MeSeCys (m/z 184.019)和MeSeMet (m/z 212.983)主要存在于种子外胚层。硒植物毒性的一个突出原因被认为是硒氨基酸(如SeCys)错掺入蛋白质。已有研究表明，甲基化SeCys形成MeSeCys是Se超富集物的一个关键耐受机制之一， 这大大减少了非特异性取代蛋白质中的Cys的SeCys的数量。本研究中MeSeCys的发现证实了这也是堇叶碎米荠的Se耐受的重要机制之一。质谱成像MALDI-MSI方法本研究中的质谱成像部分使用岛津iMScope QT (Shimadzu, Kyoto, Japan)进行。MALDI-MSI在光学显微镜的帮助下确定所需的采集区域，用激光二极管激发的掺钕钇铝石榴石(Nd/YAG)激光(355 nm)照射种子组织切片。激光直径为40 μm，扫描步长为80 μm。对每个像素进行100次激光照射(1000 Hz重复频率)。所有数据均在正负模式下分别采集，采集范围分别为m/z 100 ~ 500和m/z 500 ~ 1000。利用IMAGEREVEAL MS分析软件对所采集的数据进行图像分析，最终得到显示多种形态硒的具体分布。图4 岛津新一代成像质谱显微镜——iMScope QT本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

光谱是物质的基本属性之一，被视为物质的指纹。光谱成像通过记录不同空间位置的光谱来捕捉物质的空间和光谱信息，不仅可以感知物质的客观存在，还可以了解物质的组分。光谱成像技术已被广泛用于食品安全、生物医学、环境监测和卫星遥感等领域。光谱成像系统通常由光谱器件（色散元件或滤色片）和CMOS图像传感器组成。由于这些光谱器件的体积和质量普遍较大，导致成像系统的结构复杂、体积庞大且成像速度较慢。这与实际应用中小型化、轻量化和集成化的需求相矛盾。 　　为解决上述问题，中科院苏州医工所李辉团队与中科院光电所郭迎辉团队合作，研发了一种基于超构表面的微型高光谱成像器件。科研人员首先提出并验证了准随机超级单元构成的计算型高光谱超构表面设计方法。准随机超级单元具有严格的对称性，光谱器件的偏振敏感性较低，因此由准随机超级单元构成的光谱器件可以更好地应用于复杂的工作环境。而超级单元的周期打破了亚波长尺度的限制，设计自由度得到显著提升，极大丰富了单元结构的种类，使选择的单元结构对应的透射光谱满足了压缩感知算法的需求，同时也降低了超构表面的加工难度，缩减了器件加工的成本和周期。 　　超构表面每个超级单元采用遗传算法和压缩感知来实现高光谱重构。考虑到重构图像质量和空间分辨率，科研人员针对窄带光谱信号和宽带光谱信号设计了两款不同的高光谱器件（CHDNS和CHDBS）。在窄带光谱信号入射时，CHDNS的光谱分辨率为6nm，其重构的复杂窄带光谱的峰值波长误差为0.05nm，线宽误差为0.6nm。在宽带光谱信号输入时，CHDBS重构的高光谱图像的平均信号保真度高达92%。CHDBS阵列可与CMOS芯片集成，用于单次高光谱成像，有望应用于生物制药、病理分析等方面。这种计算型高光谱器件的设计为小型化和便携式高光谱设备和系统的研发开辟了新的可能。 　　该研究成果以“Computational hyperspectral devices based on quasi-random metasurface supercells”为题发表于Nanoscale(IF:8.307)，其中论文第一作者为苏州医工所博士生陈聪和中科院光电所助理研究员李晓银，通讯作者为苏州医工所李辉研究员和中科院光电所郭迎辉研究员。 　　该项工作获得了中国科学院科研仪器设备研制项目（YJKYYQ20200074），国家自然科学基金（61805272, 61875253, 62141506），中国科学院C类战略性先导科技专项（XDC07040200）的资助与支持。 　　论文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/nr/d3nr00884c/unauth 图1 超构表面超级单元的设计 图2 CHDNS重构窄带光谱信号的实验结果 图3 CHDBS重构宽带光谱信号的实验结果 图4 CHDBS光谱成像的模拟结果

9月29日，中国科学院光谱成像技术重点实验室成立揭牌仪式暨实验室第一届学术委员会第一次会议在西安光机所举行，这是继9月22日中科院超快诊断技术重点实验室在我所举行实验室成立揭牌仪式后，西安光机所历史上第二个院重点实验室正式宣告成立。我所赵卫所长，马彩文、汶德胜、高立民副所长等所领导班子全体成员，该实验室第一届学术委员会委员顾逸东院士、王家骐院士、朱能鸿院士等十余位我国光谱成像技术领域内的知名专家及有关方面领导出席了会议，我所机关有关部门领导及光谱成像技术重点实验室部分科研人员参加了实验室成立揭牌仪式。 中科院光谱成像技术重点实验室成立揭牌仪式暨实验室第一届学术委员会第一次会议在西安光机所举行 　 光谱成像技术是20世纪80年代出现的一项集光学、光谱学、机械结构、电子学、计算机科学于一体的新兴学科，作为现代科学仪器的前沿和光学传感器的发展方向，光谱成像技术具有光谱探测与几何成像双重功能，能够在连续的谱段上对同一目标成像，并从获得的光谱图像数据中反映出物质的存在状态和物理化学属性，因而，它被誉为光学仪器发展史上的一次革命。　 西安光机所在我国率先系统、深入地开展了干涉成像光谱技术的研究，经过十多年的努力具备了从基础理论创新，关键技术攻关到工程项目研制的能力，已成为我国光谱成像技术研究的重要力量。新成立的中国科学院光谱成像技术重点实验室将在我所已取得研究成果的基础上，进一步强化创新能力建设，面向国家战略需求和学科前沿，以光谱成像技术研究为核心，以高光谱、高空间和高时间分辨信息获取为目标，以原理创新、关键技术突破、集成创新、应用研究牵引为途径，积极推动我国光谱成像理论、技术与应用的持续发展，为国家安全和国民经济建设服务，并努力将实验室建设成为我国光谱成像理论、技术、应用研究，人才培养和国际交流合作的基地。 赵卫所长宣布实验室主任、学术委员会主任以及实验室学术委员会组成人员名单 　 在实验室成立仪式上，赵卫所长宣读了关于聘任汶德胜研究员为中科院光谱成像技术重点实验室主任、顾逸东院士为实验室第一届学术委员会主任的任命文件以及实验室第一届学术委员会组成人员名单，并为新一届的实验室主任、学术委员会主任和学术委员会委员一一颁发了聘书。在与会人员的热烈掌声中，赵卫所长和顾逸东院士共同为中国科学院光谱成像技术重点实验室成立揭牌。 赵卫所长和顾逸东院士共同为中国科学院光谱成像技术重点实验室成立揭牌 　 根据大会议程，随后由顾逸东院士主持召开了中科院光谱成像技术重点实验室第一届第一次学术委员会会议。会议听取了汶德胜主任所作的《中国科学院光谱成像技术重点实验室2009年工作报告》，审议了《中国科学院光谱成像技术重点实验室学术委员会章程》，同时对实验室发展目标与学科规划、学科与研究方向设置、开放课题指南与自主前沿部署、队伍建设及管理运行、研究进展情况与工作重点等有关议题进行了认真的研究和讨论，与会的专家和领导一致认为：中国科学院光谱成像技术重点实验室建设目标明确，发展规划可行，学科及研究方向设置合理，符合院重点实验室定位；2009年开放课题指南与课题设置注重与国家重大需求衔接，符合学科发展趋势；组织结构和科研队伍结构合理，科研条件及设施良好，管理运行规范，实验室各项研究工作进展顺利，整体发展态势良好。 中科院光谱成像技术重点实验室学术委员会主任顾逸东院士主持第一届学术委员会第一次会议中科院光谱成像技术重点实验室主任汶德胜研究员在会议上讲话 　 学术委员会还就进一步做好实验室的发展工作提出了一些建设性的意见和建议：应积极关注光谱成像学科发展趋势的研究，进一步提升光谱成像关键核心技术和工程技术等创新能力的建设；进一步做好学科凝练工作，加强学科的布局与规划，应坚持突出重点，强化学科特色；进一步加强高水平人才队伍建设，加大学术带头人等优秀人才的引进和培养，注重开展国内外的科技合作与交流。 中科院光谱成像技术重点实验室第一届学术委员会委员（部分）

据媒体报道，日前由中国科学技术大学侯建国院士领衔的单分子科学团队董振超研究小组，在高分辨率化学识别与成像领域取得重大突破。这项研究结果突破了光学成像手段中衍射极限的瓶颈，将具有化学识别能力的空间成像的分辨率提高到一个纳米以下，这对了解微观世界，特别是微观催化反应机制、分子纳米器件的微观构造，以及包括DNA测序在内的高分辨生物分子成像，具有极其重要的科学意义和实用价值，也为研究单分子非线性光学和光化学过程开辟了新的途径。据悉，该研究工作是在科技部、科学院和国家自然科学基金委的资助下完成的，是该研究团队继2005年实现单分子磁性调控(文章发表在《科学》杂志上)后在单分子科学领域取得的又一项重大进展。 　　据文章通信作者之一董振超教授介绍，印度科学家拉曼于1928年发现了光子被物质分子散射后能量发生变化的光散射现象，并在两年后因此贡献获得了诺贝尔物理学奖，是亚洲第一位获此殊荣的科学家。拉曼散射中光子的能量变化通常起源于分子振动能量与入射光子能量的叠加，因此拉曼散射光中包含了丰富的分子振动结构的信息。而由于不同分子的拉曼光谱的谱形特征各不相同，因此可作为分子识别的&ldquo 指纹&rdquo 光谱，就像人的指纹可以用来识别人的身份一样。如今，拉曼光谱已经成为物理、化学、材料、生物等领域研究分子结构的重要手段。 　　据介绍，激光光镊拉曼光谱技术是将激光光学囚禁技术和拉曼光谱技术相结合应用于悬浮细胞、生物大分子等进行研究的一种光子技术，更是一种无损、快速、灵敏的光谱学的检测方法。 　　专业人士表示，鉴于水的拉曼散射非常微弱，该技术适合于对水溶液中生物大分子、细胞等进行研究。该技术应用光镊把细胞俘获或囚禁在玻片上方10微米左右的位置，可以消除其他拉曼光谱技术将细胞囚禁在溶液中和玻片上所引起的不良影响。并且光镊将细胞长时间囚禁在激光的焦点附近，在优化了散射光的收集光路的同时，还可以得到更高信噪比的光谱。虽然激光光镊拉曼光谱技术已经具有如此多的优势，但这种技术只是对直径较小的细胞有很好的针对性，对像肝癌细胞这样直径较大的细胞并不能全部获取其中的光谱信息。 　　目前肝癌已经成为死亡率仅次于胃癌、食道癌的第三大常见恶性肿瘤，但初期症状并不明显。因此，对肝癌的检测就成为了目前医学研究的重要课题。而拉曼光谱成像可以在降低分子成像成本的同时，提供更高的图像敏感度、还有更强的空间分辨率以及更完善的浏览多重信号的能力。 　　分析人士指出，拉曼光谱成像已经成为当前所有成像技术中较为优越的一种技术。这种重构的激光拉曼光谱成像系统对肝癌细胞进行了成像研究，获得了单个肝癌细胞微区的拉曼光谱图谱，同时计算出786cm-1、1450cm-1和1658cm-1等特征峰的峰面积，这些特征峰分别归属于DNA、脂类和蛋白质，并根据归一化后的数值在相应的细胞扫描位置给出不同颜色值成像，进而重构出这些物质的拉曼特征峰在肝癌细胞中的分布图。结果表明，应用这种方法可以很明确的看到DNA、脂类及蛋白质特征峰在细胞中的分布情况，并且通过荧光染色验证了成像系统的可靠性。因此通过特征峰的成像图确定物质在细胞中的微区分布情况，为拉曼方法检测和诊断肝癌提供了可靠的依据和重要的参考价值。

近日，清华大学电子系黄翊东、崔开宇团队以「Deep-learning-based on-chip rapid spectral imaging with high spatial resolution」¹为题在Chip上发表研究论文，提出将深度展开神经网络ADMM-net与基于自由形状的超表面光谱成像芯片相结合，实现了高空间分辨率的片上快速光谱成像，并消除了光谱图像的马赛克现象。光谱成像扩展了传统彩色相机的概念，可以在多个光谱通道捕获图像，在遥感、精准农业、生物医学、环境监测和天文学等领域得到了广泛应用。传统的基于扫描方式的光谱相机存在采集速度慢、体积大、成本高等问题。基于超表面宽带调制和计算光谱重建的片上光谱成像为实现消费级的便携式光谱相机提供了一种很有前景的方案。图1展示了超表面光谱成像芯片的基本结构，由硅基超表面层和带有微透镜的CMOS图像传感器组成，超表面层包含了360 × 440个超表面单元，每个超表面单元对应于成像空间中的一点，入射光经过每个超表面单元的频谱调制后被下方的传感器像素所探测。任一点处的光谱可以由该点附近的若干个光强探测值重建得到，重建过程对应于求解一个欠定线性方程组。现有的光谱图像重建算法需要通过逐点光谱重建来得到整个数据立方，存在计算耗时长和重建图像存在马赛克现象的问题。图1 | 超表面光谱成像芯片的结构示意图由于不同的超表面单元具有不同的光谱调制特性，整个超表面光谱成像芯片在不同波长下具有不同的空间调制特性，因此本文受启发于编码孔径快照式光谱成像算法，采用深度展开神经网络ADMM-net²进行光谱图像的快速重建，其基本架构如图2所示。网络包含K=12个阶段，每个阶段都包含线性变换W()和降噪卷积神经网络（通常采用U-net结构）两部分。网络的输入是包含所有超表面单元光谱调制特性的传感矩阵Φ和测量图像y，输出为重建的光谱图像数据立方。图2 | 深度展开神经网络ADMM-net的基本架构图3展示了利用超表面光谱成像芯片对标准色卡进行实际成像测量后，采用不同算法重建数据立方的结果。从RGB伪彩色图中可以看出，ADMM-net的图像细节重建效果显著优于采用传统的CVX算法进行逐点光谱重建的结果，有效消除了图像的马赛克现象。并且，相比于传统迭代算法GAP-TV³和端到端神经网络λ-net⁴的重建结果，ADMM-net的光谱重建准确性也更优。此外，采用ADMM-net进行单次重建仅需18毫秒，而逐点光谱重建则需要4854秒，本工作在重建速度上实现了约5个数量级的提升。图3 | 对标准色卡进行实际成像测量后，利用不同算法进行光谱图像重建的结果进一步，本工作利用ADMM-net实现了对户外驾驶场景的实时光谱成像，如图4所示，光谱成像速率达到约36帧/秒。从RGB伪彩色图中可见，车辆的色彩重建准确性较好；并且，从第20、100帧图像中的采样点A和B的重建光谱来看，天空和白色车辆的光谱具有明显的差异，有望解决自动驾驶场景中的同色异谱识别问题，避免相撞事故的发生。此外，具有视频帧率的高空间分辨快速光谱成像，也展示出实时光谱成像芯片在机器视觉领域的巨大应用潜力。图4 | 户外驾驶场景的实时光谱成像结果

在满足目前各种应用需求的前提下，光谱分析仪器和方法也在不断的创新发展中，不论是分子光谱还是原子光谱都涌现了一系列创新的成果，特别是拉曼光谱、近红外光谱、激光诱导击穿光谱、太赫兹、超快光谱、荧光相关光谱、高光谱等相关技术彰显了极具诱惑的市场活力，引领着行业发展的方向。第十二届光谱网络会议（iCS 2023）中，近50位专家报告充分彰显了光谱创新潜力，纷纷展示了一系列的创新成果：从仪器整机到关键部件；从系统集成到方法开发；从大型科研仪器，到用于现场的便携、手持设备；从实验室检测设备，到过程分析技术……为了更好的展示这些创新成果，同时也进一步加深专家、用户、厂商之间的合作交流，会议主办方特别策划《光谱创新成果“闪耀”iCS2023》网络专题成果展，集中展示本次光谱会凸显的创新成果，包括但不限于仪器、部件、技术、方法、应用等。徐明 研究员中科院生态环境研究中心人物简介：徐明，中国科学院生态环境研究中心，研究员，博士生导师。主要从事重金属（离子态、颗粒态）的健康效应、分子靶点及分析方法研究。获国家基金委优秀青年科学基金、入选中国科学院青年创新促进会。主持并参与国家自然科学基金、科技部973、科技部重点研发计划、中国科学院战略性先导科技专项B等9项。发表论文72篇，申请和授权国家发明专利3项。本次会议中，中科院生态环境研究中心徐明研究员分享了《贵金属纳米颗粒的体内示踪与原位成像谱学方法研究进展》（点击回看》》》）引发行业关注。会后，我们也再次邀请徐明研究员分享其团队在纳米颗粒原位分析的系列研究成果。1、成果简介纳米材料已被广泛应用于工业、农业、食品、医药等领域。例如，银纳米颗粒作为抗菌剂被用于病原微生物的消杀，金纳米颗粒因其优良的光学性能和生物相容性被用于疾病诊断与治疗等等。一旦进入生物体内，纳米颗粒会经历复杂的转化过程，包括溶解、聚集、解聚等。纳米颗粒的体内转化会改变其物理化学特性，进而对纳米颗粒的功能产生影响。然而，目前针对纳米颗粒体内转化、分布的原位分析表征极具挑战。通常使用电子显微镜对组织或细胞内的纳米颗粒进行检测，该种方式成本高，操作难，不易于推广。其它成像技术，如质谱、红外光谱、拉曼光谱、荧光光谱等，成像分辨率难以达到纳米级别，无法实现单颗粒分析。针对上述难题，为实现生物组织和细胞中纳米颗粒转化与分布的精确分析，徐明研究员研究团队近期开展了基于光谱成像和质谱成像的纳米单颗粒原位分析研究。成果一：细胞内金纳米颗粒聚集行为的单颗粒成像分析为观测金纳米颗粒（AuNPs）的细胞内聚集行为，我们基于高光谱暗场显微镜（EHDFM）开发了一种单颗粒成像分析新方法。利用局域表面等离子共振现象（LSPR）产生的散射光谱信号，可对AuNPs的聚集程度进行定性和定量分析，实现生物介质中和细胞内AuNPs的原位单颗粒分析（图一）。该方法具有很好的特异性与灵敏度，相关研究成果近期已发表于Journal of Physical Chemistry B（https://doi.org/10.1021/acs.jpcb.2c08289）。图一成果二：利用间充质干细胞进行肿瘤靶向递送金纳米颗粒的原位成像分析为观测金纳米颗粒（AuNPs）的体内行为与分布特征，其团队整合了激光溅射电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）和高光谱暗场显微镜（EHDFM）技术，可实现生物组织中AuNPs的定性与定量成像分析（图二）。针对纳米颗粒肿瘤靶向效率低的问题，我们比较了间充质干细胞（MSC）介导的AuNPs肿瘤靶向与增强渗透滞留效应（EPR）间的递送效率差异，证实MSC介导的肿瘤靶向递送效率比EPR效应提高了2.4~9.3倍，可将更多AuNPs递送至肿瘤坏死核心。相关研究成果近期已发表于ACS Nano（https://doi.org/10.1021/acsnano.2c07295）。图二成果三：新型核壳结构纳米探针成像分析银纳米颗粒的胃肠道转化为观测纳米颗粒的体内转化过程，我们开发了一种以星形金纳米颗粒为内核，外层包覆银壳的球形核壳结构纳米探针（Au@AgNPs）。在体内，一旦该探针的银壳发生溶解等转化，就伴随着元素和光谱信号的变化，进而可通过LA-ICP-MS和EHDFM进行成像分析（图三）。利用该纳米探针，其团队成功示踪了颗粒银在小鼠胃肠道中的转化与吸收过程，揭示了颗粒银和离子银的体内行为与分布特征的差异。相关研究成果近期已发表于Advanced Functional Materials（https://doi.org/10.1002/adfm.202302366）。图三2、产业化意向上述相关的成果正在申请国家专利，后续将发展更多面向应用的技术方法和成像探针，欢迎相关的科研与产业合作。3、课题组未来研究计划后续研究中，徐明研究员研究团队将重点开发针对生物分子和纳米材料的质谱、光谱成像技术。

6月10日，中科院计划财务局与高技术研究与发展局组织专家组来到中科院西安光学精密机械研究所，对中科院光谱成像技术重点实验室进行了现场评估。 　　光谱成像技术院重点实验室2008年12月经中科院批准成立，以干涉式光谱成像技术及其他光谱成像技术为主要研究方向。成立以来，实验室面向世界科技前沿和国家战略需求，以光谱成像技术研究为核心，以高光谱、高空间和高时间分辨信息获取为目标，以原理创新、关键技术突破、集成创新、应用研究牵引为途径，不断提高持续创新能力，符合国家中长期科技发展规划和中国科学院的学科布局。 　　实验室在光谱成像理论、空间调制型干涉成像光谱技术、时空调制型光谱成像技术、新型光谱成像技术、光谱数据综合处理技术等研究方面取得了一批创新性成果，所研制的高光谱成像仪成功应用于我国探月工程、环境减灾等领域，获得包括国家科技进步二等奖在内的省部级以上奖励6项。实验室形成了以中青年为主结构合理的研究队伍，同时积极开展国内外合作，形成了全方位、多层次的科技合作格局。学术交流活跃，成效显著。实验室规章制度完善，管理运行规范，科研协作融洽，学术氛围浓厚。依托单位支持有力，实验室发展态势良好。 　　在所期间，专家组认真听取了实验室主任杨建峰研究员从实验室概况、承担的任务与取得的成果、队伍建设与人才培养、合作交流、总结与展望等五个方面所做的工作报告。胡炳樑等5位科研骨干分别代表各自的科研领域和学科方向做了代表性成果学术报告，并回答了专家的提问。 　　评估组对光谱成像技术院重点实验室进行了现场考察，实地了解了实验室的科研进展、仪器设备、科研团队建设等情况，查阅了实验室的实验记录、设备运行记录和有关规章制度，并与科研人员进行了交流。专家们对重点实验室的定位、取得的成果、人才队伍建设、与国内外的合作、实验室的运行机制等方面的情况给予了客观、公正的评价。专家组还对实验室存在的问题提出了意见和建议，希望实验室在下一阶段进一步加强高层次人才引进及团队优化工作。

近日，西安光机所新型干涉光谱成像技术研究取得重大进展，以光谱室胡炳樑研究员为首的研究团队在国内率先将离轴三反光学系统应用于短波红外干涉光谱成像系统中，并成功研制了基于M-Z像面干涉光谱成像的离轴三反桌面样机系统。 　　面向宽覆盖、高分辨率、高光谱分辨率的要求，离轴三反加M-Z像面干涉光谱成像技术可以有效解决大视场光学系统和大尺寸干涉仪的技术瓶颈。M-Z干涉仪放置在系统会聚光路中，在减小系统体积和重量的同时，能量利用率可以达到成像仪的极限 离轴三反光学系统则能够同时实现长焦距与大视场，并且没有中心遮拦，传递函数高。但在基于M-Z像面干涉的光谱成像系统中，离轴全反射系统难以补偿会聚光路中M-Z干涉仪棱镜元件所引入的像差，为此，科研人员将校正补偿系统应用到离轴三反系统中，设计并成功研制了一种新型离轴三反成像光学系统，并针对离轴三反系统装调自由度多，结构非对称性以及离轴系统离轴量需要精确测量调整等问题，解决了离轴非球面微应力装夹、多自由度调整结构形式、离轴三反系统高精度装调等多项技术难点，为高分辨率、高光谱分辨率光谱成像技术奠定了坚实基础，并完成了必要的技术储备，使我所先进光谱成像技术达到了国内领先水平。 　　此次研究工作取得重大进展的过程，充分体现了我所科研人员勇于攻关、勤于奉献、努力进取的精神。由于是在国内首次开展基于干涉光谱成像的离轴三反光学系统的研究，研制难度大，时间进度紧。在所各级领导的关心支持下，项目负责人胡炳樑研究员积极牵头组织专家进行方案论证，为项目设计、加工和装调，在人员、技术、设备等多方面提供了强有力的支持 白清兰研究员、熊望娥副研究员勇于攻坚克难，通过多次与领域内专家研讨，并组织科研人员无数次的讨论、论证，最终确定了新型离轴三反光机系统的设计和初步装调方案，并亲自带领年轻科研人员赵强、赵稳庄、孙剑、李勇、李立波、邹纯波、张宏建、赵瑞萍等参与项目的设计调试工作，实现了预期的研制目标 刘学斌研究员带领王爽、皮海峰、张雯、王彩玲等年轻科研同志，加班加点顺利完成了低噪声短波红外电路的设计工作，为全系统调试的顺利进行做出了极大贡献 王忠厚研究员、白加光研究员等为项目的前期方案论证和整个过程的研制提供了大量的技术支持和帮助 系统调试过程中，在系统工程部李华主任、检测中心赵建科主任的支持下，段嘉友、张建、李智勇等与项目组密切配合，出色完成了离轴三反光学系统装调任务。 　　日前，短波红外干涉光谱成像系统的研究工作仍在深入进行中，科研人员将不断创新进取，力争取得更大成绩。

上海2011年8月19日电 海洋薄膜全新的研发平台推出了SpectroCamTM多光谱成像仪(MSI)，该平台融合了科研级电荷耦合器件阵列和精密的旋转式光学滤光片转盘，创造出世界上第一个完全可配置的多光谱成像仪。应用领域包括水质测量、产品筛选、机器视觉、医疗成像、监控以及验证。 SpectroCamTM多光谱成像仪 　　SpectroCam 成像仪通过添加新的光谱测量量纲来补充单点光谱。利用单点光谱仪，用户可以分析不同样本上光谱的差别。然后选择差异最显著的光谱区域内以及周边的离散滤波器，之后用户可使用SpectroCam成像仪创造一幅生动的样品差异图。 　　SpectroCam成像仪的中心是一个宽频带电荷耦合器件，该器件对于穿过近红外光谱的可视物很敏感。系统的精密滤光片转盘以及光学器件可定制以满足各种应用需求。成像速度为满分辨率下20fps，标准的F-Mount配置可兼容一系列的镜头、焦距和视野。每套系统包括一个镜头、八个标准可互换式滤光片以及软件。 　　海洋薄膜与微型光谱仪领军企业海洋光学合作发明了这套设备，从大学研究人员到具备强大生产能力的原始设备制造商，让多光谱成像仪走进每个人的生活。互换式光学滤光片和持续旋转滤光片转盘克服了许多棱镜多光谱成像系统会遇到的问题。有了可互换式滤光片，用户可以尝试多种滤光片，经过对比之后对最好的滤光片进行缩窄处理，极大减少了研发时间以及客户产品的市场投放时间。 　　SpectroCam平台可方便与多种原始设备制造系统相整合，经过改良可符合特殊的机械和环境要求。 　　关于海洋薄膜公司和豪迈： 　　海洋薄膜公司(OTF)总部设在美国，设计和生产精密光学涂层、元件和组件，可广泛用于多种产品和定制应用领域。基于在开发薄膜涂层方面的全面知识，我们的团队提供专家级的设计支持，用于合作式的定制工艺解决方案，通过大量合约生产，提供快速样品。OTF 是英国豪迈集团(HALMA p.l.c.-www.halma.cn)光电部旗下子公司。创立于1894年的豪迈是国际安全、健康及传感器技术方面的领军企业，伦敦证券交易所的上市公司，在全球拥有3700多名员工，约36家子公司。豪迈目前在上海、北京、广州、成都和沈阳设有代表处，并且已在中国开设多个工厂和生产基地。

历时近3年，完成“看见并定位”气体泄漏的创新之举，丰富安全预警监测手段… … 在前不久落幕的全国大学生课外学术科技作品“挑战杯”上，由南京大学电子科学与工程学院教授曹汛带领的科研团队，凭借项目“化工气体泄漏智能眼——光谱视频相机及预警系统”荣获主体赛道一等奖。指导老师曹汛年轻有为，他不仅是最年轻的国家科技三大奖一等奖完成人之一、“80后”国家重大仪器项目负责人，还是今年“中国青年五四奖章”获得者。“从实验室阶段的技术路径调研、原理验证与光学系统搭建，到样机阶段设计完善硬件、进行算法研发，最后对系统进行测试与优化，历时近3年。最终，在曹汛老师的悉心指导下，团队成员们攻坚克难，完成了‘看见并定位’气体泄漏的创新之举。”信息与通信工程专业博一学生周凯来是南大计算成像实验室成员之一，从研究生阶段便跟着曹汛从事光谱成像领域的科学研究。“永远保持兴趣和热爱，凡事只要热爱，就不会觉得太苦闷。”这是曹汛对学生最常说的话。也正是凭着自己对科研的热爱，为了攻克动态光谱成像“卡脖子”难题，他甘坐“冷板凳”，始终保持专注，钻研处于空白地带的动态高光谱成像技术，推动光谱成像由“静”至“动”跨越，引领动态高光谱成像国际科技前沿。这项研究成果不仅得到诺贝尔奖得主的积极关注和引用，还被多个国际权威机构评价为该领域数十年以来的“革命性进展”。对于普通大众来说，动态光谱成像是个完全陌生的新名词，然而在化工企业领域，这项技术却扮演着化工安全监测“智能眼”的重要角色。气体泄漏是化工企业火灾爆炸事故的基本原因之一，传统监测技术存在易受环境影响、监测范围小、报警滞后等问题，新兴的光谱视频监测技术也面临着被国外所垄断的困境。气体监测最大的困难在于要监测的泄漏气体看不见、摸不着，形状在不断变化，也没有清晰的边界和颜色特征，所以比传统目标的监测难度大大增加。“经过不断试验打磨，我们针对常见的化工泄漏气体，专门设计了光谱智能预警监控系统，实现气体泄漏的快速感知、实时监测与及时预警，优先防范和化解化工生产和环境污染的重大危险源。”在很长一段时间里，曹汛和团队成员马不停蹄，跑遍了全国上百个化工生产园区，“目前该系统已成功应用于全国10余个省市的大型化工园区和重点企业，大大降低了各类化工安全生产重大事故的发生。”在课题组成员眼里，曹汛是他们的“科研领路人”，而在曹汛的科研探索道路上，也有一位令他印象深刻的“人生导师”——南大校友、“两弹一星”元勋程开甲院士。“作为南京大学的一名教师，程院士第一次踏入罗布泊后，把一生中最好的20多年时光献给了茫茫戈壁，为科研倾注了全部的心血和才智。如何做一个纯粹的青年科技工作者，在所在领域作出成绩，程院士就是最好的榜样。”曹汛说，除了科研，他最喜欢做的事便是和学生们一起，未来还将带领他们将个人发展与国家需求相结合，在科研领域继续“追光之旅”。

p 　　记者5月15日从光机所获悉近日，陕西省科技厅组织专家验收委员会，对依托西安光机所组建的“陕西省光谱成像工程技术研究中心”进行了验收。 /p p 　　陕西省光谱成像工程技术研究中心是由该所申报的经陕西省科学技术厅认定的第一个省级工程技术中心，中心成立后将依托中国科学院光谱成像技术重点实验室的技术优势，拓展光谱成像技术在经济和民生领域的应用，按照市场需求进行产品研发和产业化发展，重点开发附加值高、技术含量高、市场潜力大的产品，持续提供成熟配套的技术、工艺、装备和产品，促进成果转化和技术辐射，带动相关产业和领域的技术提升和科技进步，成为陕西省重要的行业技术服务和工程技术人才培养基地。 /p

近日，国家重大科技基础设施“空间环境地基综合监测网（子午工程二期）”新建设备光谱成像日冕仪顺利通过工艺测试，并成功获得首批日冕观测图像，标志着我国自主研制的首台常态化运行地基日冕仪正式建成。日冕是太阳最外层大气，利用日冕仪对低日冕开展观测，对日冕加热和太阳风起源等太阳物理/空间物理核心科学问题的研究具有重要价值。同时，低日冕作为日冕物质抛射这一空间环境主要扰动源的发生和加速区域，对其开展监测可为空间天气学应用领域提供关键数据。然而，由于日冕本身辐射极其微弱，可见光波段亮度仅为太阳光球层亮度的几十万至百万分之一，且受限于地球大气散射光的影响，使得在地面对日冕开展光学成像观测尤其是光谱学观测面临巨大挑战。新建的光谱成像日冕仪安装于海拔3200米的中国科学院云南天文台丽江天文观测站园区内，由山东大学与云南天文台、北京大学共建，山东大学与中国科学院长春光学精密机械与物理研究所、南京天文光学技术研究所、云南天文台共同研制。该日冕仪的主要工作波段聚焦日冕红线这一低温日冕辐射谱线，可对低日冕精细磁流体结构进行准同时成像和光谱观测，弥补了国际同类设备在该波段观测数据的欠缺。经专家评估，该日冕仪所获科学数据的质量达到了国际一流水平，成为当前国际上工作于该波段最优秀的地基日冕仪。该日冕仪的设计还容许其工作于日冕绿线这一波段，从而可通过两条谱线的准同时观测对日冕大气温度进行诊断。基于该设计，项目组顺利完成了数据定标和光谱反演算法的开发工作，有效减少了多普勒频移和谱线宽度的测量误差，为高质量科学数据的持续产出奠定了坚实基础。据悉，光谱成像日冕仪是国家重大科技基础设施“空间环境地基综合监测网（子午工程二期）”太阳-行星际监测链分系统的重要组成部分，也是日地空间全链条监测的重要一环。

孚光精仪日前在上海发布革命性的四维成像光谱仪和4D高光谱成像仪。 据悉，这种4D成像光谱仪是革命性的新型成像光谱仪，它突破传统的推扫扫描方式，以高速成像方式获取图像和光谱数据，一套系统可同时获得空间，光谱和时间分辨（瞬态）的高光谱信息，具有特殊的捕捉快速事件的能力，从而使得成像光谱仪体积更小，更为方便携带和野外现场使用。这种4D成像光谱仪每秒可获得10000个高光谱图像立方体数据，可监测到包括火箭发射，爆炸等快速过程，在生命科学和医学领域，它可以监测到血氧变换等信息。 4D成像光谱仪产品特色可获取动态物体的空间，光谱和时间分辨信息配备光纤，可灵活安装镜头与图像传感器多样的前置光学镜头，可选择显微物镜，普通镜头和望远镜头实时显示和处理高光谱数据，不需要全部光谱定标和辐射定标 详情浏览： http://www.f-opt.cn/gaoguangpu1.html4D高光谱成像仪产品参数参数普通型高速型光谱范围400-1100nm 400-1000nm 光谱分辨率2.4nm 2.2nm 光谱波带数300270空间分辨率44x40像素21x 19像素最大高光谱立方体采集频率30Hz 10000Hz 4D高光谱成像仪产品应用：实时自动目标探测火箭或导弹尾羽分析爆炸分析燃烧诊断http://www.f-opt.cn/gaoguangpu1.html 运营中心2--上海, 负责华东、华中、华南地区业务 Tel: +86-21-51300728Email: info@felles.cnWeb: http://www.f-opt.cn/gaoguangpu1.html

如何充分获取古代珍贵壁画内部信息，有效保护人类珍贵遗产?这一曾经困扰文保专家的难题，在非介入式成像技术广泛应用下迎刃而解。12月1日至3日，由英国诺丁汉特伦特大学发起，英国研究理事会支持，陕西历史博物馆、西安文保中心等单位协办，西北大学文化遗产学院主办的“成像科学与丝绸之路沿线壁画保护研究国际学术研讨会”在陕西省西安市召开。来自英国、法国、德国、俄罗斯及中国等从事文化遗产保护及科学研究领域的专家、学者约80人进行了研讨和交流。 　　在古代壁画以往的保护研究中，采用的主要手段包括湿法化学分析、仪器分析等，这些手段大多数都要从文物上取样，并且测试分析只是局部、点上的结果，无法给出保护所需的准确数据和壁画的全面信息。 　　最近10多年来，中外文保专家经过长期探索，将非介入式成像技术应用于文物保护和考古研究领域，其先进的科学理念和良好的技术手段获得广泛认同。 　　多光谱和高光谱成像系统属于专门为高分辨率远距离检测壁画而设计的技术系统，通过对壁画残片和标准样品进行多光谱成像分析，并结合X荧光光谱仪、扫描电镜能谱仪和傅里叶红外光谱，就可以判定壁画绘制时所使用原始材料(例如青金石、赭石)的类别，从而为壁画修复提供科学的依据。 　　OCT技术系统在文化遗产保护领域也得到广泛的应用。该技术以非介入或非接触式的工作方式对文物内部结构进行成像，从而给出壁画的三维层位信息。 　　数字成像技术系统则应用高清晰数字摄影、虚拟漫游等多种技术，对壁画等文物遗存进行全方位采集数据，全面展示数字成像技术在文物领域的应用前景。另外，激光全息摄影成像可以诊断壁画表面病害特征。 　　丝绸之路沿线分布着大量的历代壁画，如何有效地保护好这一全人类的文明见证物，是国际社会的共同责任。此次会议旨在为各国科学家提供一个相互交流的平台，为将来更加有效地保护各类壁画成就更多更有效的技术体系。

测试服务限时免费开启----拉曼光谱成像/光电流成像/荧光寿命成像产品简介Nanobase XperRam C 紧凑型共聚焦拉曼光谱仪采用高于竞争对手30%效率的透射式光栅和高效率的自研CCD，可实现超高灵敏度。不同于传统的拉曼光谱设备采用平台移动的方式，它选择的独特的振镜扫描技术，保持位移平台不动，通过振镜调节激光聚焦的位置完成扫描成像，不仅速度快、扫描面积大，且精度也高。产品配置显微镜反射LED照明，右手控制的机械x-y载物台，物镜10×/20×/40×/50×/100×（选配），进口正置型显微镜扫描模块扫描模式：振镜扫描，分辨率： 焦长35mm光谱范围蕞大8150cm-1光谱分辨率低至3个波数检测器TE制冷CCD，1932×1452pixels,4.54um width 光栅 光栅刻线光谱范围分辨率2400lpmm70~2340cm-13cm-11800lpmm70~3400cm-14.4cm-11200lpmm70~5000cm-16.4cm-1600lpmm70~8150cm-19.8cm-1 其他选配项ND功率控制衰减片光电流源表、探针台实现光电流mapping偏振控制 目前我们针对XperRam系列光谱仪推出以下限时免费测试项目限时时间：2022.6.1-2022.12.31申请条件：微信朋友圈转发公众号文章，获取10个赞，并截图发给联系人即可享受测试项目测试内容测试条件激发波长探测器水平 拉曼测试 拉曼光谱、二维拉曼成像成像范围：200um×200um（40×物镜下）,空间分辨率：激发波长：532nm/785nm，光谱分辨率：0.12nm 2000 × 256 pixels, 15 μm 像素宽度 (iVAC316, Andor) PL测试 PL光谱、PL二维成像激发波长：405nm/532nmTCSPC测试瞬态荧光寿命曲线、二维荧光寿命成像激发波长：405nm系统响应度：＜200ps测量范围12.5ns-32us 光电流测试 I-V曲线、I-t曲线、二维光电流成像激发波长：405nm,532nm,785nm Semishare高精度探针台 Keithley2400源表蕞大电压源/量程：200v测量分辨率：1pA/100nV 设备优势1、拉曼光谱分析不同浓度的环境干扰物，体现了低浓度样本中仪器检测的高灵敏度。2、拉曼成像分析二维材料MoS2的分布3、拉曼测量硅片：透射式体光栅VPH和少量光学元件可以实现高通量和高S/N信噪比 典型应用介绍拉曼光谱在宝石鉴定中的应用 在1200cm-1~3600cm-1区间，没有明显的峰值出现，说明其中没有环氧树脂或有机染料等基团，是chun天然宝石。 1123cm-1、1611cm-1是环氧树脂中苯环特有的峰，因此属于被环氧树脂或其他胶填充裂纹的改善翡翠。拉曼光谱在二维材料中的应用 G峰和G、峰强度之比常被用来作为石墨烯层数 的判断依据，G峰强度随层数增加逐渐变大；G、 峰的半峰宽随层数增加逐渐变大，且往高波数蓝移。拉曼光谱在植物研究中的应用 不同浓度的胡萝卜素的拉曼成像图中红色和绿色区域分别代表高浓度和低 浓度的羰基。在Control样品中，绿色区域连续 分布在粉末中，表明淀粉在微胶囊内部和外部 的分散相对均匀。在掺入海藻糖后，在微胶囊 的外部周围检测到含有高浓度和低浓度羰基的混合区域。该结果证实了海藻糖和淀粉由于其 亲水性而在微胶囊中具有良好的相容性。拉曼光谱在光波导中的应用 光波导主要通过对折射率的调控来实现，折射率分布影响导波性能。 光刻过程材料吸收能量发生热膨胀，导致应力变化、晶格破坏和化学键键 长变长，从而使拉曼位移发生变化。拉曼光谱在催化中的应用——原位升温拉曼 Ag/CeO2在不同温度和气 氛中的原位拉曼光谱。 目前我司的光电测试系统已在国内外各个高校均有服务，欢迎各位老师同学前去调研。关于昊量光电昊量光电 您的光电超市！上海昊量光电设备有限公司致力于引进国外先进性与创新性的光电技术与可靠产品！与来自美国、欧洲、日本等众多知名光电产品制造商建立了紧密的合作关系。代理品牌均处于相关领域的发展前沿，产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、精密光学元件等，所涉足的领域涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究、国防及前沿的细分市场比如为量子光学、生物显微、物联传感、精密加工、先进激光制造等。我们的技术支持团队可以为国内前沿科研与工业领域提供完整的设备安装，培训，硬件开发，软件开发，系统集成等优质服务，助力中国智造与中国创造! 为客户提供适合的产品和提供完善的服务是我们始终秉承的理念！

2021年6月21日，国内首家独立设置的国土空间规划学院在浙大城市学院成立。该学院将构建本、硕、博纵向贯通的国土空间规划教育体系，打造教育链、创新链、产业链深度融合的国土空间规划科教创新综合体，率先探索国土空间规划专业人才培养新模式，实现与城市发展同频共振、双向赋能。2022年6月18日，恰逢浙大城市学院国土空间规划学院“周年庆”活动，浙大城市学院还特别举办了院士论坛活动，中国科学院院士王建宇出席活动，为浙大城市学院城市大脑空天信息研究院揭牌，并受聘为该研究院学术委员会主席，作主题报告《红外高光谱成像技术及其在城市的应用》。王建宇院士介绍了当前红外高光谱成像技术的研究进展，并结合红外高光谱成像技术在城市安全、工业生产、生态环境、政府生态治理中的场景应用分析了红外高光谱成像技术的多场景需求。他指出，未来在城市管理、应急处理、环境保护等领域对红外高光谱成像技术的需求尤其迫切，“双碳计划”的国家战略定位，也将进一步推动这一技术的实用化发展。随着需求的推动，一些新的颠覆性技术也将逐步发展（如超表面红外探测、光声光谱等），通过技术创新、应用创新和管理创新实现对国外“卡脖子”高端红外光谱高光谱仪器的弯道超车，日益成为可能。想在线听到王建宇院士的报告并与他互动吗？第十一届光谱网络会议(简称iCS2022)，王建宇院士将做《高光谱技术发展与空间应用展望》，你还犹豫什么？还不快报名参加？第十一届光谱网络会议(iCS2022)将聚焦最新、最前沿的光谱技术及应用，既包括最热门的新冠病毒SERS检测方法、高速发展的高光谱最新技术、极具应用前景的过程在线光谱分析，也涵盖了各类光谱技术在生命科学、食品/制药、环境、材料四大领域的应用进展，为国内外光谱科研工作者及专业技术人士提供一个全新、高效的沟通交流平台，以促进业内交流，提高光谱研究及应用水平。

质谱成像（MSI）作为一种新兴的分子成像工具，凭借其高灵敏度、特异性及无需标记等优势，已经在生物医学研究领域展现了巨大潜力。其可以直接获取分子轮廓，并直观地显示每种离子化化合物在样品（尤其是生物组织）中的空间分布。作为探索空间多组学最有前途和最有发展前景的技术之一，MSI 不仅能定位药物和代谢物的分布，还能深入了解疾病进展和药物干预背后的表型变化。本文将结合多种质谱成像技术，包括常压透射式激光解吸/后光电离质谱成像、基质辅助激光解吸电离质谱成像、解吸电喷雾离子化质谱成像、飞秒激光电离成像质谱、离子迁移率分离、飞行时间二次离子质谱、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱、成像质谱显微镜等技术，深入探讨了其在肿瘤研究、药物代谢分析和单细胞研究中的突破性成果。◆ 常压透射式激光解吸/后光电离质谱成像技术 由中国科学技术大学国家同步辐射实验室潘洋等的研究团队，共同发展的常压透射式激光解吸/后光电离质谱成像技术（t-AP-LDI/PI-MSI）新方法，能够在无需复杂样品前处理的情况下，实现对生物组织中多种内源性化合物的原位可视化分析。该技术结合了透射式激光解吸电离和紧凑型后紫外光电离装置，显著提高了空间分辨率和灵敏度。在复杂临床样本分析中，t-AP-LDI/PI-MSI被用来分析肿瘤组织的代谢物分布，揭示了黑素瘤微环境的代谢异质性，这为深入了解肿瘤发生的复杂分子机制具有很大的参考价值。点击了解最新进展~◆ 基质辅助激光解吸电离质谱成像技术 （→点击查看相关仪器）基质辅助激光解吸电离质谱成像（MALDI-MSI）是一种经典的技术，通过在样品表面添加基质，使得样品在激光照射下能够能够高效地解吸和电离组织样品中小分子代谢物、脂质和蛋白质。MALDI-MSI在肿瘤标志物发现、药物分布研究等方面应用广泛，为生物内源性化合物的直接鉴定和定位提供了强有力的支持。已有研究使用不同的纳米材料作为衬底，从而显著提高分析物的解吸电离效率和检测灵敏度。此外，MALDI-MSI还被成功应用于单细胞分析，通过优化样品制备和基质选择，能够在单细胞水平上检测代谢物和脂质，这对于细胞异质性研究具有重要意义。例如，杭纬等相继研发出的质谱仪器能够实现单细胞内药物分子的3D成像分析，揭示了抗癌药物诱导癌细胞凋亡的动态过程。蔡宗苇等研发出冰冻3D细胞微球方法用于MSI分析，并结合代谢组学揭示了环境污染物对细胞球增殖的影响。点击了解最新进展~◆ 解吸电喷雾离子化质谱成像技术 解吸电喷雾离子化质谱成像（DESI-MSI）是一种无需样品前处理的即时质谱成像技术，可在大气压下进行快速、直接的化学成分分析。近年来，DESI-MSI在临床诊断中的应用逐渐增多，能够在手术过程中实时识别癌组织边界，为外科医生提供重要的指导信息。此外，DESI-MSI在环境科学中也展现出潜力，尤其是在分析复杂环境基质中的污染物时，DESI-MSI能够快速、准确地检测和定位多种化学物质。贺玖明团队还开发出基于AFADESI-MSI技术的空间分辨代谢组学新方法，揭示肿瘤转移机制，建立了以空间分辨代谢组学技术为特色的代谢研究平台。点击了解最新进展~◆ 飞秒激光电离成像质谱技术 飞秒激光电离成像质谱（fs-Laser Ionization Imaging Mass Spectrometry）技术凭借其超快激光脉冲和精确的电离能力，在质谱成像领域独树一帜。该项技术可高效分析热敏性和易碎性样品，超越了传统光学显微镜的分辨率限制。通过微米级分辨率进行激光烧蚀和质谱仪的软电离源，其能够鉴别和分析生物分子和其他微观物质，在分子水平上揭示样品的化学组成和空间分布，推进了多个研究领域的进展。其已经能够在亚细胞水平上进行高分辨率质谱成像，为细胞生物学、神经科学等领域的研究提供了前所未有的视角。◆ 离子迁移率分离技术 （→点击查看相关仪器）离子迁移率分离技术（IMS）的引入，为质谱成像带来了革命性的变化。IMS通过分离气相中的离子，根据它们在电场中的迁移速度不同来实现分离，这取决于离子的碰撞截面积和电荷状态。离子迁移率质谱成像（IM-MSI）利用IMS的优势，提高了分子特异性和空间分辨率，尤其是在分析小分子异构体方面表现出色。这项技术在药物开发、疾病诊断和生物标志物的发现等领域展现出巨大的潜力，为生物医学研究提供了新的视角。李灵军团队利用离子迁移率分离和双极性电离质谱成像（MSI）技术实现了单细胞脂质组高通量、原位和双极性成像，揭示了小鼠小脑皮质细胞层特异性脂质分布。点击了解最新进展~◆ 飞行时间二次离子质谱技术 （→点击查看相关仪器）飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）技术是一种仍然处于高速发展中的高分辨率表面分析技术，具有高空间分辨率、高化学专一性、高灵敏度的独特优势，广泛应用于生物组织和单细胞成像等生命科学研究领域。TOF-SIMS是迄今为止，能在亚细胞水平上对生物分子进行无标记2D和3D成像的、为数不多的分析技术之一，为研究细胞膜组成、药物分布和疾病标志物提供了宝贵的信息。汪福意课题组长期致力于TOF-SIMS方法与应用研究，发展了基于TOF-SIMS和荧光共聚焦显微镜联用的成像分析方法，并在单细胞水平上开展了金属抗肿瘤化合物、细胞内生物大分子蛋白质与DNA之间的相互作用等研究。点击了解最新进展~◆ 激光剥蚀电感耦合等离子体质谱技术 （→点击查看相关仪器）激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）技术通过激光剥蚀样品并结合ICP-MS的高灵敏度检测，实现了对生物组织中金属元素和有机化合物的空间分布分析。该技术在金属组学和元素生物化学研究中，特别是对揭示元素在生物体内的分布和功能方面，提供了强有力的手段。LA-ICP-MS技术能够以高空间分辨率对生物样本进行元素成像，对于研究微量元素与疾病的关系以及药物代谢等领域具有重要价值。中科院高能物理研究所丰伟悦研究团队对LA-ICP-MS在单细胞分析和生物成像方面的研究，为理解生物样本中的元素分布和相互作用提出了新的见解，也为生物医学研究和纳米材料的安全性评估提供了重要的技术支持。◆ 成像质谱显微镜 （→点击查看相关仪器）成像质谱显微镜结合了光学显微镜和质谱成像技术的优势，能够在单细胞甚至亚细胞水平上提供高分辨率的化学信息，并对生物分子进行定量分析。该技术为研究细胞内的分子动态和相互作用提供了可能，对于理解疾病的发生和发展机制具有重要意义。成像质谱显微镜为揭示细胞内复杂的分子网络和相互作用提供了新的研究工具。点击了解最新进展~质谱成像技术的不断创新与发展，极大提升了生物样本化学信息的解析能力，并在细胞、组织及器官层面揭示了样品的复杂化学组成及空间分布。随着技术的发展，质谱成像将在未来生物医学研究中继续发挥重要作用，为疾病诊断、治疗方案优化以及生命科学研究带来新的突破与希望。更多精彩内容↓↓↓上述内容综合了当前质谱成像技术在生物医学研究中的最新研究进展和应用实例。有关更多信息和研究讨论，欢迎大家报名参加2024年9月19日由仪器信息网召开的“第四届质谱成像技术与进展”主题网络研讨会，届时将有来自国内外的顶尖专家分享他们在质谱成像领域的最新研究成果和见解，赶紧点击下方的图片报名吧。

近日，华东师范大学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光谱成像方面取得进展，结合非线性上转换成像与可调谐声光滤波技术，有效提升了空间-波长三维图谱信息的采集速度，实现了超灵敏、大视场、高帧率的中红外高光谱视频成像，可为化学瞬态过程分析、生物原位成像检测、医学实时光谱影像及燃烧场快速诊断等应用提供有力支撑。相关研究成果以“Wide-field mid-infrared hyperspectral imaging beyond video rate”为题发表于Nature Communications期刊。华东师范大学为论文的第一完成单位，博士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。图1 曾和平教授与黄坤研究员团队在Nature Communications 刊发研究成果高光谱成像是将成像技术与光谱技术相结合的多维信息获取手段，可在百个甚至更多谱段对目标进行非侵入式成像，生成包含空间和光谱信息的图谱数据立方。因此，高光谱图像具有“图谱合一”的重要特征，每个像素都对应一组光谱信息，所含的丰富信息能够对样品的化学成分、含量与分布进行测定与表征。特别地，中红外波段位于分子的指纹光谱区，包含许多官能团的吸收峰，实现该波段的高光谱成像能够对待测目标进行无标记精确识别。因此，中红外高光谱成像技术已被广泛应用于痕量分析、环境监测、生物医药、材料科学等领域。图2 中红外高速高光谱成像原理概念图然而，兼具多谱段与大画幅的红外高光谱成像系统长期以来局限于观测静态样品或低速运动场景，难以用于快速目标测量或动态过程捕捉。一方面，高光谱成像所生成的图谱数据提供了丰富的目标信息，有助于准确分析与识别样品；另一方面，庞大的数据采集量极大限制了高光谱成像速率。例如，传统摆扫式和推扫式高光谱成像系统主要借助光栅、棱镜等器件实现信号色散分光，在空间信息获取上往往需要依赖点扫描或线扫描来实现二维图像覆盖。为了克服冗长的机械扫描，全幅式光谱成像技术应运而生，其采用可调谐窄带光源（如光参量振荡器、量子级联激光器）或波长可调滤波器（如声光、液晶滤波器）进行光谱扫描，有效提升了多像素图像的采集效率。即便如此，中红外高光谱成像速度仍很大程度上受限于该波段焦平面探测阵列的工作帧频（尤其对于大面阵多像素相机），单色光谱图像采集帧率的典型值为50 Hz @ 512×512像素。相应地，采集百个波长通道以上的高光谱成像往往需要数秒甚至更长时间，距离可实时观测的视频帧率还有量级上的差距。当前，实现大视场、多波段、高帧频的中红外高光谱成像仍颇具挑战，需要同时实现高速光谱扫描与高速图像采集。图3 中红外高速高光谱成像装置图为此，研究团队创新结合非线性广角成像技术与高速声光滤波技术，能够同时提升红外图像采集速率与红外光谱切换速率，克服了传统方案在图谱信息获取上的短板，实现了高达百赫兹的三维图谱刷新率，在同等谱段数与像素规模下，比此前记录提升了至少两个数量级。具体地，研究人员采用特殊设计的啁啾极化铌酸锂晶体，实现宽波段非线性光学和频，将超连续谱中红外信号一次性转换至可见光波段。该过程具有大视场空间映射和高保真度光谱转换的特点，可在空间和光谱维度上保留完整的目标图谱信息。为了实现高速率、高精度的波长调控，研究人员采用声光可调滤波技术，获得了微秒级的波长切换速度与纳米级的窄带滤波带宽。滤波后的单色图像由高性能硅基相机捕获，规避了现有红外焦平面探测阵列在灵敏度、像素数、帧率等方面的不足，从而实现大视场、多像素、高帧频的红外图像采集。图4 高帧频中红外高光谱视频成像（A）实验测定的苯与乙醇红外吸收光谱。（B）每个高光谱数据立方包含100个精细谱段，单色图像拍摄时间仅需100 μs。(C-D) 选取不同的光谱通道，可以方便区分显示不同物质成分。（E）对两种液体吸收峰对应的单色图进行RGB色彩合成，可以清晰展示不同介质扩散与融合的动态过程。实验中，所搭建的高光谱成像系统工作波长为2.4-4.1 μm，涵盖多种CH/OH化学键的红外伸缩与振动吸收谱线，是有机物材料鉴别的重要谱段。为了展示高光谱成像在物质鉴别与动态场景中的应用，研究人员选用了乙醇和苯两种化学样品，他们在肉眼下观察均为无色透明，而通过高光谱成像可测量得到迥异红外特征光谱（图4A），利用独特的分子选择性即可实现样品成分的有效甄别。在高光谱三维数据采集中，单波长大视场成像（近百万像素画幅）的积分时间仅为100 μs，获取100个谱段的图谱立方数据则仅需10 ms（图4B），从而实现100 Hz水平的大视场高光谱影像。与传统机械式波长调谐方式不同，声光可调滤波器不受机械惯性限制，可对光谱进行快速动态调控，实现连续不间断的循环波长扫描，为实时光谱视频成像提供了可能。如图4C-4E所示，可根据样品吸收光谱特征，选取多幅单色灰度图像进行RGB填色合成，实现对样品化学差异与浓度分布更直观的可视化。值得一提的是，所发展的上转换光谱成像技术得益于非线性光学混频过程中所需的相位匹配条件，使得不同波长的单色上转换图像具有不同的空间缩放因子，从而形成波长-空间耦合的独特成像效果，结合特定信息编码和计算成像算法，可以从单幅灰度图像恢复出三维图谱信息，进而发展出单发快照式红外高光谱成像，为实现超高速光谱摄影提供了有效途径。此外，该技术可以扩展到长波红外或太赫兹波段，以满足该谱段对于高速光谱成像的迫切需求，可为材料、化学、生物、医学等领域提供具有吸引力的光谱影像分析手段。近年来，曾和平教授与黄坤研究员课题组在中红外多维成像领域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 Comm. 13, 1077 (2022)]、中红外单光子单像素成像[Nature Comm. 14, 1073 (2023)]、以及中红外单光子三维成像 [Light Sci. Appl. 12, 144 (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。论文链接：https://doi.org/10 . 1038/s41467-024-46274-z

p 　　现代生物学研究已经不再停留在仅从组织中识别一种特殊的化学成分，或者蛋白成分上了，我们需要精确的了解这些物质是如何分布，如何构成的，解答这些问题需要更进一步的实验技术，比如免疫组化或免疫荧光检测方法，但是这些技术需要特殊的抗体，而且效率低，偏差大。 /p p 　　因此研究人员将目光转向了质谱技术上，以质谱为基础的成像方法不局限于特异的一种或者几种蛋白质分子，可在组织切片中找到每一种蛋白质分子，并提供这些蛋白质分子在组织中的空间分布的精确信息，而事先无需知道所检测蛋白的信息，不需要对待测物进行标记，分析物可以其最初的形态被检测，同时可对这些蛋白质分子含量进行相对定量，适用于研究生物分子的反应。 /p p 　　质谱成像(Imaging Mass Spectrometry,IMS)这种最新原位分析技术主要是利用质谱直接扫描生物样品，分析分子在细胞或组织中的 “结构、空间与时间分布”信息。其基本流程(以质谱分析生物组织标记物为例)见下： /p p style=" text-align: center " img title=" 9a504fc2d56285350618456392ef76c6a6ef63fc.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/640b0273-3ad1-4c6a-b6bf-22df33199709.jpg" / /p p 　　简单而言，质谱成像技术就是借助于质谱的方法，再配套上专门的质谱成像软件控制下，使用一台通过测定质荷比来分析生物分子的标准分子量的质谱仪来完成的。但是随着这项技术的不断发展，也陆续出现了许多针对各种问题的新技术。 /p p 　　最早的质谱成像技术是基质辅助激光解吸电离(MALDI，matrix assisted laser desorption ionization)质谱分子成像技术，由范德堡大学(VanderbiltUniversity)的Richard Caprioli等在1997年提出，他们通过将MALDI质谱离子扫描技术与专业图像处理软件结合，直接分析生物组织切片，产生任意指定质荷比(m/z)化合物的二维离子密度图，对组织中化合物的组成、相对丰度及分布情况进行高通量、全面、快速的分析，可通过所获得的潜在的生物标志物的空间分布以及目标组织中候选药物的分布信息，来进行生物标志物的发现和化合物的监控。 /p p 　　正如数字图像包括三个通道：红、绿、蓝一样(单个亮度定义了每个像素的颜色)，质谱成像也包含了数以千计的通道，每一个对应于一个特殊的光谱峰值，“你可以通过质谱方法从这些像素中获得任何信号，然后调整图像中所需分子像素的相对亮度，最后得到一张分子特异性的成像图。” /p p 　　这种方法可用于小分子代谢物、药物化合物、脂质和蛋白，而且质谱成像能相对快速的利用许多分子通道，完全无需特殊抗体。下面列出五种先进的质谱成像方法。 /p p 　　 strong I. 挑战高分子量蛋白——MALDI质谱分子成像技术 /strong /p p 　　在对组织或生物体进行成像，分析小分子构成的时候，有一个“拦路虎”总是阻碍实验的进程，那就是多肽，这些多肽体积十分大，要想对它们进行分子成像几乎是不可能的，比如想要研究肿瘤边缘的分子微环境，如果直接成像是不可能获得清晰图像的。 /p p 　　来自范德堡大学的质谱方法专家Richard Caprioli博士因此发明了基质辅助激光解吸电离(MALDI)质谱分子成像技术，这项技术不局限于特异的一种或者几种蛋白质分子，它可在组织切片中找到每一种蛋白质分子，并提供这些蛋白质分子在组织中的空间分布的精确信息，而事先无需知道所检测蛋白的信息，同时可对这些蛋白质分子含量进行相对定量。 /p p 　　MALDI 质谱分子成像是在专门的质谱成像软件控制下，使用一台通过测定质荷比来分析生物分子的标准分子量的质谱仪来完成的。被用来研究的组织首先经过冰冻切片来获得极薄的组织片，接着用基质封闭组织切片并将切片置入质谱仪的靶上。通过计算机屏幕观察样品，利用MALDI 系统的质谱成像软件，选择拟成像部分，首先定义图像的尺寸，根据尺寸大小将图像均分为若干点组成的二维点阵，来确定激光点轰击的间距。激光束通过这个光栅图案照射到靶盘上的组织切片，软件控制开始采集质谱数据，在质谱仪中，激光束对组织切片进行连续的扫描，组织样品在激光束的激发下释放出的分子被质谱仪所鉴定从而获得样品上每个点的质荷比(m/ z)信息，然后将各个点的分子量信息转化为照片上的像素点。在每个点上，所有质谱数据经平均化处理获得一幅代表该区域内化合物分布情况的完整质谱图。仪器逐步采集组织切片的质谱数据，最后得到具有空间信息的整套组织切片的质谱数据。这样就可以完成对组织样品的“分子成像”。设定m/ z 的范围，即可确定该组织区域所含生物分子的种类，并选定峰高或者峰面积来代表生物分子的相对丰度。图像中的彩色斑点代表化合物的定位，每个斑点颜色的深浅与激光在每一个点或像素上检测到的信号大小相关。 /p p 　　通过增加单位面积上轰击的激光点数量和像素，研究人员可以获得更多的样品信息，例如采用4000 像素比200 像素能够得到更好的样品图像。质谱分子成像技术是一种半定量或相对定量技术，图像上颜色深的部分表明有更多的生物分子聚集在组织的这个部分。然而，不可能据此确定生物分子在组织的不同部位的实际绝对含量。选择组织图像上的任意一个斑点，图像都能够给出一个质谱谱图或者离子谱图，代表在组织的该部位存在这种生物分子，然后与做指纹图谱类似，像做指纹图谱那样，将样品的离子谱图与已知标准品进行对照，分析差异，从而进行生物标志物的发现和药物作用的监控。 /p p 　　 strong Ⅱ. 无需样品处理 实时成像——电喷雾电离技术 /strong /p p 　　一般质谱成像方法由于体积庞大，重量重，需要冗长的样品准备阶段，因此并不适用于即时成像(bedside applications)，比如说要帮助外科医生进行实时的肿瘤边界成像监控，那么就要寻找新的方法了。 /p p 　　一种称为电喷雾电离技术(desorption electrospray ionization，DESI)的MS成像技术解决了这个问题。DESI技术于2004年首次提出，由于这一方法具有样品无需前处理就可以在常压条件下，从各种载物表面直接分析固相或凝固相样品等优势而得到了迅速的发展。 /p p 　　这种方法的原理是带电液滴蒸发，液滴变小，液滴表面相斥的静电荷密度增大。当液滴蒸发到某一程度，液滴表面的库仑斥力使液滴爆炸。产生的小带电液滴继续此过程。随着液滴的水分子逐渐蒸发，就可获得自由徘徊的质子化和去质子化的蛋白分子DESI与另外一种离子源：SIMS(二次离子质谱)有些相似，只是前者能在大气压下游离化，发明这项技术的普渡大学Cooks博士认为DESI方法其实就是一种抽取方法，即利用快速带电可溶微粒(比如水或者乙腈acetonitrile)进行离子化，然后冲击样品，获得分析物的方法。 /p p 　　DESI系列产品最大的优势就在于无需样品处理，一般质谱和高效液相色谱分析，样品必须经过特殊的分离流程才能够进行分析检测，使得一次样品检测常常需要约一个小时，而DESI系列产品可将固体样品直接送入质谱,溶液被喷射到检测表面,促使样品离子均匀分布。采用这一手段的质谱分离过程，只需3分钟左右即可完成。 /p p 　　 strong Ⅲ. 活体成像——APIR MALDI/LAESI技术 /strong /p p 　　了解细胞的内部成分是理解健康细胞不同于病变细胞的关键。但是直到目前为止，唯一的方法是观察单个细胞的内部，然后将其从动物或植物中移除，或者改变细胞的生存环境。但是这么做的话，会使细胞发生变化。科学家还不是很清楚一个细胞在病变时与健康细胞的差别，或者当它们从一个环境移到另一个环境中产生的变化。 /p p 　　来自华盛顿大学Akos Vertes教授希望能从另外一个方面来进行活细胞分析，在他的一项关于活叶样品中初级和次级代谢产物分布的研究中，研究人员发现叶片中积累基质很厚，常导致光谱末端低分子量部分模糊，而且基质辅助激光解析电离(MALDI)质谱分析需要在真空中进行，但活体样本在真空中无法存活。 /p p 　　实际上，MALDI质谱分析的原理是将分析物分散在基质分子中并形成晶体，当用激光照射晶体时，由于基质分子经辐射所吸收的能量，导致能量蓄积并迅速产热，从而使基质晶体升华，致使基质和分析物膨胀并进入气相。而生物样品也可以直接吸收能量的，比如2.94mm波长的光能激活水中氢氧键。 /p p 　　因此Vertes等人想到复合两种技术来解决这一问题。首先他们利用大气压红外线(an atmospheric pressure infrared，APIR)MALDI激光直接激活组织中的水分，使样品气化，就像是组织表面发生了细胞大小的核爆炸，从而获得了离子化微粒，进入质谱中进行分析。但是并不是所有的气化微粒都带电，大部分其实是不带电的，会被APIR MALDI遗漏。 /p p 　　为了捕捉这些中性粒子，Vertes等人采用了第二种方法：LAESI (laser ablation electrospray ionization，激光烧蚀电喷雾电离)，这种方法能捕捉大量带电微滴的微粒，然后重新电离化。通过对整个样品进行处理，复合这两种方法，就能覆盖更多的分子，分析质量更高。 /p p 　　与一般质谱成像过程不同，Verte的方法还在成像中增加了高度，从而实现了3D代谢物成像。这项技术的分辨率是直径10mm，高度30mm，这与生物天然的立体像素相吻合，这样科学家们就可以获得天然构像。 /p p 　　 strong Ⅳ. 3D成像——二次离子质谱技术 /strong /p p 　　质谱成像技术能将基质辅助激光解吸电离质谱的离子扫描与图像重建技术结合，直接分析生物组织切片，产生任意质荷比(m/z)化合物的二维或三维分布图。其中三维成像图是由获得的质谱数据，通过质谱数据分析处理软件自动标峰，并生成该切片的全部峰值列表文件，然后成像软件读取峰值列表文件，给出每个质荷比在全部质谱图中的命中次数，再根据峰值列表文件对应的点阵坐标绘出该峰的分布图。 /p p 　　但是一般的质谱成像技术不能对一些携带大分子碎片的化学成分进行成像，来自宾夕法尼亚州州立大学的Nicholas Winograd教授改进了一种称为二次离子质谱(SIMS，secondary ion mass spectrometry)的方法，可以对样品进行完整扫描，三维成像。 /p p 　　SIMS早在用于生物学研究之前就已经应用广泛了，比如分析集成电路(integrated circuits)中的化学成分，这种质谱技术是表面分析的有利工具，能检测出微小区域内的微量成分，具有能进行杂质深度剖析和各种元素在微区范围内同位素丰度比的测量能力。 /p p 　　这种技术具有几个优点：速度快(-10,000 spectra per second)，亚细胞构造分辨率(-100 nm)，以及不需要基质。但是另外一方面，不同于MALDI方法，SIMS方面不是一种“软”技术，这种方法只能对小分子成像，因此常常需要进行粉碎。 /p p 　　Winograd教授改进了这一方法，他利用了一种新型SIMS光束(carbon-60 磁性球)，这种新光束比传统的SIMS光束对物体的化学损伤更小。C60同时撞击样品表面，类似于“一阵爆炸”，这样重复的轰击使得研究人员能深入样品，进行三维分子成像，Winograd教授称这个过程是“分子深度成像”(molecular depth profiling)。 /p p 　　C60的能量与其它的离子束相当，却不到达样品表面以下，这样样品可以连续地被逐层剥离，研究人员就可以得到纵面图形，最终获得三维的分子影像。Winograd教授等人用含有肽的糖溶液将硅的薄片包裹起来并进行SIMS实验，随着薄膜逐渐被C60剥蚀，可以获得糖和肽的稳态信号。最终，薄膜完全剥离后就可以获得硅的信号。如果用其它的射线或原子离子代替C60 ，粒子束会快速穿过肽膜而无法提供有关生物分子的信息。因此这种方法具有良好的空间分辨率，能够获得巨噬细胞和星型细胞的细胞特征和分析物的分布情况。 /p p 　　这里还要说到一点，SIMS和上一技术(APIR MALDI/LAESI技术)都可以对三维成像，但两者也有差别，SIMS方法中，采用高能离子轰击样品，逐出分析物离子(二级离子)，离子再进入质量分析器。MALDI方法则用激光辐射样品使之离子化，另外SIMS探针可以探测到100nm的深度，能提供纳米级的分辨率，而MALDI可以探测更深，但空间分辨率较低。 /p p 　 strong 　Ⅴ. 高灵敏度 高分辨率——纳米结构启动质谱技术 /strong /p p 　　质谱在检测生物分子方面有很大潜力，但现有方法仍存在一些缺陷，灵敏度不够高和需要基质分子促使分析对象发生离子化就是其中之二。比如说，需要溶解或者固定在基质上的方法检测代谢物，较易错判，因为这些代谢物与那些基质常常看上去都一样。另外基于固定物基质的系统也不允许研究人员精确的判断出样品中某一分子到底来自于哪儿。 /p p 　　来自斯克利普斯研究院的Gary Siuzdak博士发明了一种称为纳米结构启动质谱(nanostructure-initiator mass spectrometry，NIMS)的新技术，这种技术能以极高的灵敏度分析非常小的区域，从而允许对肽阵列、血液、尿和单个细胞进行分析，而且还能用于组织成像。 /p p 　　NIMS利用了一种特制的表面，这种多孔硅表面上聚集了一种含氟聚合物，这些分子在受到激光或离子束照射时会猛烈爆发，这种爆发释放出离子化的分析物分子，它们被吸收到表面上，使其能够被检测到。这种方法利用激光或离子束来从纳米尺度的小囊中气化材料，从而克服了一般质谱方法缺少所需的灵敏度和需要基质分子促使分析对象发生离子化的缺陷。 /p p 　　通过这种方法可以分析很多类型的小分子，比如脂质，糖类，以及类固醇，虽然每一种分析材料需要的含氟聚合物有少许差别，但是这是一种一步法的方法，比MALDI简单多了——后者需要固定组织，并添加基质。 /p p 　　由于含氟聚合物不能很好的离子化，因此会发生轻微的光谱干扰，而且由于离子化过程是“软性”的——就像MALDI，所以NIMS产生的生物分子是整块离子化，而不是片段离子化。不过这种技术对于完整蛋白的检测灵敏度没有MALDI高。 /p p & nbsp /p p & nbsp /p

p 　　质谱成像是一种前沿质谱技术，由于其技术的新颖性与应用的广泛性，近期受到了很高关注。该技术应用潜力巨大，它是将质谱检测与影像技术相结合的新型分子影像研究手段。特点是无需标记、所需时间短、耗费低、不局限于单分子，同时还可以提供组织切片中多化合物空间分布和分子结构信息。 /p p & nbsp & nbsp 作为质谱领域最具前景的技术之一，质谱成像技术现已经成为仪器厂商、科研院所的重要关注焦点，预测未来市场争夺也将日益激烈。布鲁克公司在MALDI质谱成像技术方面坚持创新与发展，拥有当今业内公认的速度最快、通量最高通和性能最全面的rapifleX MALDI-TOF质谱仪。为提升用户对质谱成像技术、应用的了解，促进质谱成像技术的推广应用，仪器信息网特别邀请布鲁克公司对其质谱成像技术、应用等方面进行了讲解。 /p p 　　 span style=" COLOR: rgb(0,112,192)" strong 1、请介绍一下贵公司的质谱成像仪器研发过程，这些仪器有哪些特点? /strong /span /p p 　　一九九七年，美国范德堡大学(Vanderbilt University)的Richard M. Caprioli教授在Analytical Chemistry上发表了题为“Molecular imaging of biological samples: localization of peptides and proteins using MALDI-TOF MS” 的文章(Anal. Chem. 1997 69:4751–4760)，首次提出了MALDI质谱成像技术。在随后的20年间，质谱成像技术迅速发展起来。二零零六年，Caprioli教授在Proteomics上，提出了全新的质谱成像策略：即基于超快速MALDI-TOF质谱和超高分辨MALDI FT-ICR质谱的新一代(next-generation)质谱成像技术(Proteomics 2016, 16, 1678–1689)。 /p p 　　布鲁克MALDI质谱成像主要基于两大类质谱：MALDI-TOF以及MALDI FTICR质谱(图1)。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 001.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/42d51489-e9db-4b8f-8d3b-4616ea45a4e8.jpg" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" span style=" COLOR: rgb(0,112,192)" strong 图1 布鲁克MALDI质谱成像系列 /strong /span /p p 　　布鲁克公司自1992年推出第一台商用的MALDI-TOF质谱仪开始，至今已走过25年的历程。布鲁克MALDI-TOF质谱的升级换代过程，成就了MALDI质谱成像技术的创新与发展。目前有autoflex，ultrafleX以及rapifleX三款MALDI-TOF质谱满足成像需求，特别是全新推出的rapifleX(TOF-2015年，TOF/TOF-2016年)，是专门为质谱成像打造的当今业内公认的速度最快、通量最高通和性能最全面的MALDI-TOF质谱仪。 /p p 　　新一代质谱成像MALDI-TOF质谱仪rapifleX在技术方面有诸多突破： /p p 　　1)配备全新的smartbeam 3D激光器，激光频率达到业内领先的10 kHz，大大提高了成像数据采集的速度 激光寿命也提高至1010次； /p p 　　2)独特的Beam scanning 技术，能够充分扫描像素点内所有离子，首次实现了真正的方形像素技术，达到像素点全覆盖，显著提高成像质量； /p p 　　3)M5多路数据采集与聚焦技术：超快速覆盖像素面积，提高成像数据采集效率，进一步缩短成像数据采集时间。 /p p 　　整合以上技术特点，rapifleX的质谱成像速度从目前业内主流的2-3 pixels/s 飞跃至 20-30 pixels/s，最高可达50 pixels/s。超快速的质谱成像系统，使全面观察复杂的生物样本成为可能，特别是是异质性高，结构多样，面积大的临床样本，优势尤为明显。图2是一个囊肿性纤维化患者肺部组织切片的质谱成像结果。空间分辨率为20 µ m，共采集了超过1百万张谱图。超高速的rapifleX质谱，仅6h就完成了数据采集。而用当前主流的其它质谱设备，需要多达4-5 天时间。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 002.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/2005229b-e1e3-44dd-bce6-7f9624ea284c.jpg" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" span style=" COLOR: rgb(0,112,192)" strong 图2 全球第一张百万像素的质谱成像图片(空间分辨率 20 µ m)。应用超快的 rapiflex质谱，仅需要6个小时 而传统技术需要长达4.5 天。 /strong /span /p p 　　样品为囊肿性纤维化患者肺部组织切片，高亮显示了四种脂类分子在组织上的特异性空间分布。其中m/z 814.5 (蓝色)遍布组织各处， m/z 885.6 (白色)分布与炎症区域，以及充满粘液的气道管腔 而m/z 861.6 (黄色)以及m/z 797.7 (紫色)主要分布于肺实质。(Proteomics 2016, 16, 1678–1689) /p p 　　布鲁克saloriX系列的FT-ICR(傅里叶变换-离子回旋共振)质谱，以超高的分辨率和精准的质量准确度，在成像领域，特别是小分子成像领域表现更为优异。如图3所示，质量差别为0.013 mDa的两个分子，在组织上的分布迥异，这依赖于仪器极高的分辨率；同时，极佳的质量准确度，可以在成像的同时直接定性，获得重要的分子式信息。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 003.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/6af60127-9f37-4527-ab7d-e9c8e0f47d38.jpg" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" span style=" COLOR: rgb(0,112,192)" strong 图3 FT-ICR质谱成像技术精细显示小分子化合物的空间分布并定性。 /strong /span /p p strong span style=" COLOR: rgb(0,112,192)" 2、目前，贵公司质谱成像仪器主要应用在哪些方面?应用情况如何?请举例说明。 /span /strong /p p 　　新药研发是FT-ICR质谱成像的一个重要应用领域。药物研发过程中，仅知道药物最终聚集于哪些组织(例如肝，肾等)是远远不够的，因为质谱成像技术发现药物分子在组织的分布并不均一(图4左)；而用传统的组织病理染色方法(图4右)，无法获得此类信息(chemical& amp engineering news, 2017, 95(23), 30-34)。在药物毒理学研究方面，传统的做法是将组织匀浆后，获得总体的浓度。然而，这种总浓度的可靠性有待商榷，因为匀浆后的组织中，药物总浓度偏低并不能反映组织局部区域浓度偏高的事实。例如，制药业巨头葛兰素史克(下文简称GSK)发现某种药物的代谢物(绿色)特异性的聚集于小鼠眼球的黑色素层(图5左上)。因此该药物被确定为off-target药物，其研发过程也被终止。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 004.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/7029abe1-1002-4f7f-ae11-9c9409ee353b.jpg" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" span style=" COLOR: rgb(0,112,192)" strong 图4 质谱成像(左)显示出药物在肾组织的不均一分布 而传统染色方法(右)无法检测到。 /strong /span /p p style=" TEXT-ALIGN: center" span style=" COLOR: rgb(0,112,192)" strong img title=" 005.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/f2b4454c-a002-4612-a180-dace319e281e.jpg" / /strong /span /p p style=" TEXT-ALIGN: center" strong span style=" COLOR: rgb(0,112,192)" 图5 质谱成像(左上)结果显示药物聚集于眼切片黑色素区。成像结果与染色结果叠加确定组织分层信息(右上)。药物在整个眼组织切片上的分布。(下) /span /strong /p p 　　GSK应用该技术，成功发现了多起药物脱靶(off-target)的案例，极大减少了经济损失。另一个研发实例发生在研究某种肿瘤药物能否用于儿童的治疗(J. Am. Soc. Mass Spectrom. (2015) 26:887-898)的过程中：MALDI imaging结果发现，在较年幼的大鼠体内，该药物会导致肾脏内磷酸钙的沉淀。而研究表明，由于幼鼠发育不成熟，该药物不能像常规途径一样被肝脏完全代谢掉。在肾内的大量沉淀最终对肾组织造成了较严重的破坏。这项研究成果为研究儿科用药安全性提供了新的指导方向。 /p p 　　在药物组织分布的研究领域，一种常用的手段是定量全身放射自显影技术(quantitative whole-body autoradiography, QWBA)。这是一种基于标记的检测手段。由于成本高昂，只能检测最有潜质的有限数目的药物分子 此外，该方法无法区分药物分子本身与其代谢物。在此，质谱成像技术的优势进一步凸显出来：无需标记，一次数据采集可以获取成千上万的不同的分子空间分布信息 药物分子及其代谢物由于分子量的差异也可以完全区分开来。 /p p 　　更具有前景的是，质谱成像不仅能靶向的寻找药物及其代谢物的组织分布，还能发现，受药物作用的影响，生物体内内源的其它化合物发生的变化。这也是药物研发科学家孜孜以求的宝贵信息。 /p p 　　到目前为止，质谱成像可检测的化合物已经覆盖了小分子(如代谢物，神经递质等)，脂类，多肽，糖类，蛋白等，在神经科学，模式动物的研究，疾病的诊断等领域发挥了巨大作用。近年来，质谱成像技术又创新性的应用于植物组织、细胞以及微生物代谢物的原位检测等。 /p p span style=" COLOR: rgb(0,112,192)" strong 3、贵公司如何看待质谱成像仪器的技术及市场发展现状?目前有哪些问题亟待解决? /strong /span /p p 　　对质谱成像的空间分辨率的要求越来越高，除了对仪器硬件提出了新的挑战以外，产生的数据量也急剧膨胀，急需新的信息学，统计分析软件来处理海量数据，以获取有价值的信息。布鲁克公司推出的scils lab软件，具备强大的计算能力，能够处理多个datasets的几百万张谱图 同时软件具有多种统计分析功能，例如主成分分析(PCA和PLSA)，聚类分析(segmentation)，寻找biomarker(ROC曲线)，建立统计模型区分未知样品(classification)等。利用该软件，研究阿尔茨海默症(AD)海马区脂类的变化，共6个正常人和6个AD患者的脑组织样品。计算ROC曲线找到多种差异的脂类信号。(图6，Mendis et al., Brain and Behavior 2016)。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 006.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/61f55090-d6b2-4a02-b522-d7a35fbf1720.jpg" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" span style=" COLOR: rgb(0,112,192)" strong 图6 scils软件分析利用ROC曲线计算方法找到多个AD相关的潜在biomarker /strong /span /p p 　　相比之下，国内的质谱成像研究开始的较晚一些，但是也处在了快速发展阶段。目前 的应用领域也覆盖了临床、方法学、植物、细胞等各个方面。以中科院化学所聂宗秀研究员为例。他开发的多种质谱成像新基质，有效解决了在组织背景下，耐盐性不佳，质谱信号差，基质背景峰多等多种问题，极大的提升了小分子代谢物的成像效率。聂宗秀研究员还开创性的利用碳纳米材料在低质量端的碳离子束信号作为指纹峰，间接的检测碳纳米材料在多种器官中的组织分布(图7)，为研究碳纳米材料作为小分子药物靶向作用的载体奠定了基础(Nat. Nanotech. 2015, 10, 176-182 )。该研究发表在权威期刊Nature Nanotechnology上，得到了学术界很高的评价，还入选该期刊10周年专刊。 br/ /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 007.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/72af1850-cf11-4e98-aa57-668565944461.jpg" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" span style=" COLOR: rgb(0,112,192)" strong 图7 1)碳纳米材料在鼠不同组织中的分布；2)碳纳米管在脾组织中主要分布在免疫应答活跃的边缘区。 /strong /span /p p span style=" COLOR: rgb(0,112,192)" strong 4、质谱成像仪器需求情况如何?贵公司质谱成像仪器推广做了哪些工作?进一步发展计划如何? /strong /span /p p 　　布鲁克也在不断的从技术和应用角度推进国内成像技术的发展。仅今年下半年，就先后于8月份在广东工业大学举办了质谱成像的workshop；在11月初，邀请了国内外质谱成像领域的专家，瑞典乌普萨拉大学质谱成像中心的负责人Per E. André n教授，中科院化学所的聂宗秀研究员，以及在Caprioli教授实验室工作过多年的布鲁克全球成像市场经理Shannon Connet博士，在中科院大连化物所以及中科院动物所，举办了质谱成像技术高端研讨告。会后的交流也非常踊跃。也激发了更多科研人员对质谱成像研究的兴趣。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 008.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/cadafa09-77b3-4da1-bd58-3ae5364410df.jpg" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" span style=" COLOR: rgb(0,112,192)" strong 图8: 2017年布鲁克质谱成像研讨会 1) /strong /span strong style=" COLOR: rgb(0,112,192)" 中科院动物所 /strong strong style=" COLOR: rgb(0,112,192)" & nbsp 2) /strong strong style=" COLOR: rgb(0,112,192)" 中科院大连化物所 /strong /p p 　　布鲁克公司对MALDI质谱成像技术的应用前景充满希望，相信创新性的质谱成像技术将会被愈来愈多的科学家和技术人员所了解和应用。我们愿为人类探索生命科学的奥秘提供独具特色的质谱成像技术，同时不断改进和完善MALDI成像整体解决方案。 /p p br/ /p

质谱成像（MSI）作为推动生命科学、材料科学等前沿领域的“秘密武器”，正在掀起新的研究浪潮。为此，我们将于2024年9月19日举办的“第四届质谱成像技术与进展”主题网络研讨会！此次会议将汇聚全球顶尖的质谱成像专家，共同探讨多种质谱成像技术的最新突破及应用创新。立即报名，抢占席位！报名链接：https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/msi240919/~~~会议亮点不容错过~~~1. 前沿专家齐聚：本次会议汇聚多位来自国内外的知名专家，有全球最具影响力科学家李灵军教授、空间组学质谱成像技术领军团队贺玖明研究员、中国科学技术大学潘洋教授、香港浸会大学王佳宁研究助理教授、中国科学院化学研究所汪福意研究员、中国药科大学李彬教授和中国科学院深圳先进技术研究院赵超副研究员。将从技术创新到实际应用，共同探讨质谱成像的最新技术和发展趋势；2. 多种技术展示：涵盖常压透射式激光解吸/后光电离质谱成像技术（t-AP-LDI/PI-MSI），基质辅助激光解吸电离质谱成像技术（MALDI-MSI），离子迁移率分离和双极性电离质谱成像技术，飞行时间二次离子质谱技术（TOF-SIMS），成像质谱显微镜等多种质谱成像技术，前沿技术一站尽览！3. 全方位应用探讨：会议将深入探讨质谱成像在肿瘤研究、药物代谢、单细胞分析等领域的突破性应用，带您探索未来医学研究的无限可能。(点击图片，快捷报名)~~~会议日程正式公布~~~~~~会议嘉宾 重磅来袭~~~威斯康星大学麦迪逊分校李灵军 教授《Probing Cellular Heterogeneity via Spatially Resolved Omics and Mass Spectrometry Imaging》（《通过空间组学和质谱成像探究细胞异质性》）李灵军，美国威斯康星大学麦迪逊分校药学院和化学系Charles Melbourne Johnson杰出讲座教授，并获该校Vilas 杰出成就教授称号。致力于生物分析科学以及质谱相关技术的研究, 主要涉及的领域有神经肽组学、蛋白质组学、代谢组学等。主要研究方向包括质谱与微尺度分离技术的联用，神经肽与蛋白质的高通量定量表征，生物分子质谱成像，离子淌度质谱对分子结构与构型的解析等。先后被授予分析化学个人成就奖（匹兹堡会议）、美国国家科学基金委生涯奖、 2019，2021，和 2024年度分析科学家Power List-全球最有影响力的分析化学家等多个奖项及称号。现任美国质谱学会杂志（Journal of The American Society for Mass Spectrometry）杂志副主编和质谱综述（Mass Spectrometry Reviews）分析与生物分析化学(Analytical and Bioanalytical Chemistry)国际编委会成员， 以及北美华人质谱学会董事会主席。【摘要】越来越多的证据表明，在单细胞水平上探测组织内生物大分子的空间分布可为破译分子异质性和揭示单个细胞动态提供关键信息。在这里，我们利用俘获离子迁移率分离和双极性电离质谱成像（MSI）技术实现了高通量的原位 SC 脂质体分析。多模式 SC 成像，即使用双极性模式 MSI 对单个细胞进行串行数据采集运行，大大提高了 SC 脂质体的覆盖率。还描述了硬脂酰-CoA 去饱和酶 1 (SCD1) 抑制作用下 SC 脂质体的变化特征，并揭示了药物干预诱导的 SC 脂质体重塑。此外，这种集成的多模态 SC-MSI 技术还能识别小鼠小脑皮层中新的特定层脂质分布模式，促进了对阿尔茨海默病小鼠模型脑区的脂质组剖析。最后，研究人员探索了组织扩展与 MSI 的新型组合，通过大尺寸激光束光栅扫描，在保持高横向空间分辨率的同时，高通量绘制各种生物组织中的小分子代谢物图谱。点击报名》》中国医学科学院药物研究所贺玖明 研究员《质谱成像空间代谢组学技术创新与进展》贺玖明，博士生导师，药物分析专业；中国医学科学院北京协和医学院药物研究所天然药物活性物质与功能国家重点实验室 研究员，主要研究方向：质谱成像空间分辨代谢组学新技术新方法及其生物医药应用研究。开发出空气动力辅助离子化及质谱成像新技术和空间分辨代谢组学新方法，建立了以空间分辨代谢组学技术为特色的新药代谢研究平台。近5年，发表了包括Nat. Commun., Adv. Sci., PNAS，APSB，JPA，Theranostics，CCL，Anal. Chem.等Q1区论文10余篇。曾获 2010 年北京市科学技术奖二等奖（2）、CAIA2019 特等奖（2）。国家药品监督管理局创新药物安全与评价重点实验室学委委员；担任《药学学报》、Acta Pharm Sin B、J Pharm Anal青年编委，Molecules、TMR Modern Herbal Medicine和《药学研究》编委；中国医药生物技术协会药物分析技术分会常务委员，中国质谱学会常务委员。点击报名》》布鲁克道尔顿李鹏飞 应用主管《多分子维度MALDI成像助力空间生物学表征》李鹏飞，现任入布鲁克（北京）科技有限公司质谱成像应用主管，负责MALDI成像和MRMS质谱技术在代谢物分析、临床科研、石油组学以及溶解性有机质分析方面的应用。李鹏飞2012年毕业于吉林大学化学学院获硕士学位，2017年于美国西弗吉尼亚大学获得分析化学博士学位。毕业后任职于美国伊利诺伊大学-香槟分校（UIUC），负责离子阱质谱、MALDI-TOF质谱和轨道阱质谱的技术支持和应用开发。共发表SCI论文20余篇，在生物分子表征方面积累了丰富的经验。【摘要】多分子维度MALDI成像的分析策略以及多分子维度MALDI成像的应用案例。点击报名》》中国科学技术大学潘洋 教授《光电离质谱成像技术》潘洋，中国科学技术大学教授，博导，国家同步辐射实验室质谱线站科学家，中国质谱学会理事，Discover Catalysis（Springer Nature）编委，中科院关键技术人才。研究方向为质谱仪器与方法学。已在 Science、Angew. Chem. Int. Ed. 等期刊发表论文 180 余篇，获授权发明专利 12 项，【摘要】质谱成像（ mass spectrometry imaging, MSI）是在质谱技术基础上发展起来的一种新技术。质谱成像技术通过直接扫描待测样品，利用专门的成像处理软件与质谱的离子扫描技术相结合，即可获得探测区域各个组分的二维离子分布图，组分在每个点上的相对含量以亮度强度或不同颜色体现出来。该技术具有免荧光标记、不需要复杂样品前处理，即可提供丰富的被分析物空间分布信息的优点，已经发展成为基础医学、药学、微生物学等研究领域的关键技术之一。光电离是软电离技术，没有极性歧视，可显著提升离子化效率尤其是非极性分子的离子化效率。本报告主要介绍基于光电离的解析电喷雾电离解吸以及激光解吸结合二次光电离的质谱成像平台的构建，以及应用进展。点击报名》》香港浸会大学王佳宁 研究助理教授《亚细胞分辨MALDI质谱成像》王佳宁博士拥有丰富的质谱成像和生物质谱研究经验，现任香港浸会大学环境与生物分析国家重点实验室研究助理教授。长期致力于质谱成像的开发与应用，特别是亚细胞分辨和异构体分辨质谱成像领域，已发表48篇同行评议论文，授权发明专利8件。他开发了多种MALDI质谱成像方法，显著提高了脂质和代谢物成像的覆盖率和灵敏度，为MALDI-TOF MS成像和小分子检测做出了重要贡献。【摘要】MALDI成像在实现高分辨率下的高质量基质沉积和保持系统稳定性方面，仍面临着艰巨挑战。本课题组开发了相应的优化方法和数据分析策略，极大提升了5微米分辨率下单细胞成像的灵敏度和覆盖度。通过降维与数据挖掘分析，呈现了亚细胞分辨的与细胞周期和环境胁迫相关联的脂质表达空间区位变化。更进一步，开发了一种十倍（10x）扩展的MS成像技术，使得未经修改的商用质谱仪的成像分辨率得以十倍提升至亚微米级别，实现了500纳米的成像分辨率，显著超越了现有仪器5微米的限制。这种增强的分辨率使得组织结构的可视化与光学显微镜观察到的非常相似，使结构与功能之间的关联分析能够更加精确。综上，我们的研究实现了前所未有的亚细胞脂质质谱成像细节成像，极大地增强了我们研究复杂生物系统以及利用质谱成像开展细胞生物学层面研究的手段。点击报名》》中国科学院化学研究所汪福意 研究员《ToF-SIMS单细胞成像及其在药学研究中的应用》汪福意，博士生导师，北京国家质谱中心主任。1999年于武汉大学化学系获得理学博士学位。同年，获英国皇家学会皇家奖学金，赴英国爱丁堡大学化学系从事化学生物学和分析化学研究。2007年入选中科院“海外杰出优秀人才”计划，现任职中国科学院化学研究所活体分析化学院重点实验室、中国科学院大学化学科学学院和北京国家质谱中心。长期从事化学生物学和分析化学的教学和研究工作，致力于发展和建立基于质谱和质谱成像的新方法和新技术，从细胞和分子水平上研究抗肿瘤药物的分子作用机制及药代动力学特性。自2007年起，先后主持承担了国家自然科学基金重大研究计划项目、重点项目、国际重大合作项目、国家重大科研仪器研制专项和面上项目，以及科技部973 项目课题等国家科技项目，在PNAS、JACS、Angew Chem和Anal Chem等国际刊物上发表SCI学术论文150余篇，授权中国发明专利4项，国际发明专利5项。【摘要】飞行时间二次离子质谱（ToF-SIMS）是一种仍然处于高速发展中的表界面分析技术。ToF-SIMS成像分析具有优异的空间分辨率和检测灵敏度，在生物组织和单细胞成像等生命科学研究领域得到越来越广泛的应用。本报告将分享本课题组近年来在应用ToF-SIMS单细胞成像技术研究药物分子作用机理方面的研究成果。点击报名》》岛津企业管理（中国）有限公司顿俊玲 应用工程师《镜质合璧，还原真实：成像质谱显微镜技术介绍》顿俊玲，岛津应用工程师，毕业于中科院上海生命科学研究院，毕业后从事蛋白质组学及代谢组学分析工作。2017年加入岛津公司，负责MALDI-TOF、成像质谱显微镜的应用开发、项目支持工作，在代谢组学、质谱成像分析方面拥有丰富经验。【摘要】成像质谱显微镜技术及其应用介绍。点击报名》》中国药科大学李彬 教授《中药空间代谢组学研究与应用》李彬，中国药科大学教授，博士生导师；入选国家高层次青年人才计划、江苏特聘教授。主要从事质谱成像新技术与新方法研究；主持多项国家级科研项目；在Angew Chem Int Ed, J Am Chem Soc, Acta Pharm Sin B, Anal Chem等期刊上发表多篇研究论文。点击报名》》中国科学院深圳先进技术研究院赵超 副研究员《基于质谱流式和空间多组学的肿瘤演进分析》赵超，中国科学院深圳先进技术研究院副研究员，中国科学院大学博士生导师。研究方向为质谱多组学和质谱成像方法开发、环境污染物的生物体暴露和健康危害机制研究、肿瘤代谢机制等。以一作/通讯作者在国际期刊（Nucleic Acids Res., Sci. Bull., Mass Spectrom. Rev., The Innovation 等）发表论文 30 余篇。主持国自然面上、青年基金、广东省面上基金、深圳市基础研究重点项目等。入选广东省引进高层次人才计划（珠江人才）、深圳市海外高层次人才计划、香江学者计划。担任Journal of Analysis and Testing（IF 4.7）、Journal of Pharmaceutical Analysis （IF 8.8），Phenomics 青年编委。【摘要】 采用质谱流式、质谱为基础的多组学和成像技术，阐明乳腺肿瘤细胞代谢、免疫细胞种类及其微环境之间的相互作用，解析原发灶和转移灶的分子基础差异，为理解乳腺癌发生发展提供新思路。点击报名》》“第四届质谱成像技术与进展”主题网络研讨会，更多精彩内容，我们直播当日（9月19日）见！点击链接，抢占席位！https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/msi240919/

第三届高光谱成像应用研讨会暨怀柔光电产业发展论坛于8月12日在北京成功开幕。来自全国各大知名高校及研究院的近百位名专家学者出席了本次会议，围绕高光谱遥感展开精彩学术分享与讨论。主持人张永强（左）、孔令迪（右）本次会议聚焦光谱成像新技术介绍、农业光谱遥感应用、光谱图像分析算法、食品光谱检测应用、林业光谱遥感应用、高光谱目标检测六个议题，涉及食品检测、植被遥感、分析检测、农业遥感、地质探矿、水体遥感、分析算法、工业应用、林业遥感、成像技术、海洋遥感等多个领域。会议以邀请学术报告为主线，其间穿插学术前沿展示和高端国产仪器展示，呈现出高光谱遥感技术的全新精神面貌。会议现场会议伊始，双利合谱法人代表丁良成感谢各位专家老师的莅临，丁总强调，本次研讨会的成功举办离不开各位专家老师的支持和参与，希望通过本次会议能够进一步加强高光谱技术的交流与合作。随后，怀柔区副区长兰雄景为研讨会友好致辞，在致辞中表示，怀柔区一直以来都非常重视科学仪器的发展，希望通过本次研讨会让科学家走进怀柔，共同建设百年科学城，加快形成新质生产力，为推动高质量发展、推进中国式现代化作出更大贡献！北京市怀柔区人民政府副区长 兰雄景北京市卓立汉光仪器有限公司创始人兼董事长 丁良成双利合谱总经理张永强代表公司开场主持，并感谢北京市怀柔区人民政府副区长兰雄景、北京卓立汉光仪器有限公司董事长丁良成、怀柔区经济和信息化局副局长崔元甲、北京卓立汉光仪器有限公司总经理张志涛、怀柔仪器董事长张鸣剑、中国农业大学彭彦昆教授、中国科学院空天信息创新研究院副院长张兵研究员等重磅嘉宾莅临现场。嘉宾合影（部分）中国农业大学教授彭彦昆为大家带来《高光谱成像技术在农产品品质检测分级中的应用现状和趋势》的报告。彭教授在报告中介绍高光谱成像的技术特征的基础上，同时介绍了在农产品品质无损检测分级装备中的应用。针对农产品生产、加工和贮运物流等产销链关键环节品质检测分级技术的现状和需求，报告实用检测分级技术装备案例和应用场景，并展望未来发展趋势。中国农业大学教授彭彦昆来自中科院空天信息创新研究院研究员张兵为大家做了《遥感大数据与智能解译》的报告。报告主要介绍以下几个方向1.智能遥感卫星2.无人机遥感3遥感大数据4.遥感大数据区域时空分析讲述了遥感原理与应用方向；从智能遥感卫星的变革层次以及发展趋势让大家了解最新的遥感卫星技术，以及无人机遥感在遥感成像、信息提取等方面的优勢介绍。并强调了遥感大数据对遥感应用的重要性，人工智能为遥感大数据发展提供了重大机遇，人工智能深度融入遥感数据分析使得遥感解译工作更加贴近人类对客观世界的视觉认识，并超越人类。中科院空天信息创新研究院张兵怀柔区经济和信息化局党组成员、副局长崔元甲报告题目为《怀柔高端科学仪器装备和传感器产业推荐》，主要介绍了北京市怀柔区，怀柔是综合性国家科学中心，称为怀柔科学城，怀柔是有独特定位的，就是打造与国家战略需要相匹配的世界级原始创新承载区。以及怀柔科学城的5个重点的发展领域是生命科学、空间科学，物质科学、地球系统科学和信息与智能科学，也是国家对于怀柔科学城布局的5个主要方向。并在产业空间方面，构建了“一核三区多点”的园区布局。一核，国家高端科学仪器装备产业基地，三区，怀柔科学城产业转化示范区。诚挚地欢迎全球的科学家，企业家和投资人走进怀柔、扎根怀柔、筑梦怀柔、共创未来！怀柔区经济和信息化局党组成员、副局长崔元甲南京大学的教授张永光老师报告题目为《植被日光诱导叶绿素荧光遥感方法与应用》，报告介绍了植被日光诱导叶绿素荧光作为新兴的遥感技术之一，能够准确感知植被光合作用动态信息，实现陆地生态系统的高效动态、监测。并重点围绕日光诱导叶绿素荧光遥感方法、监测系统、反演算法及其光合作用探测等研究进展进行汇报，阐述结合“天-空-地”多源遥感数据植被监测中的应用。南京大学教授张永光中国科学院空天信息创新研究院研究员祁志美老师为大家带来的报告是《高光谱SPR传感技术在材料表征、细胞与组织分析方面的应用》。报告系统介绍HSPRM系统集成、性能指标、数据处理算法、及其在材料表征、细胞与组织分析方面的应用研究成果。中国科学院空天信息创新研究院研究员祁志美老师北京理工大学教授李伟老师报告题目为《图谱特征耦合的多源遥感智能解译技术》。李老师在报告中以数据融合、特征优化、协同解译为主线，介绍了高光谱图像具有“图谱合一”的特性，其纳米级光谱探测能力能够对不同类型目标进行精细化解译，在湿地地物类型精准监测任务中独具优势。高光谱多源协同能够集成不同传感器的优势，进一步提升解译性能。然而高光谱多源协同信息提取手段存在不同维度无法同时高分成像、特征异质冗余协同表征不足、跨域分布差异解译泛化性低的问题，严重制约其效能发挥。北京理工大学李伟老师南京农业大学程涛老师做了题为《粮食作物农情参数高光谱遥感混合反演技术》的报告，报告介绍了农情参数遥感反演是农业遥感领域的重要方向，对于粮食安全监测预警和智慧农作具有重要支撑作用。如何构建适用于不同场景的农情参数高精度遥感反演模型，是当前的热点前沿方向之一。由于混合模型可综合经验模型的简便性和物理模型的机理性，它逐渐成为农情参数遥感反演的主流。团队以多年水稻、小麦小区试验和区域散点试验为基础，运用植被指数分析、作物先验知识支撑的辐射传输建模等方法，系统开展了农情参数高精度普适性遥感估算研究。同时介绍了团队在稻麦农情参数高光谱反演方面的最新进展，包括叶绿素敏感指数、遥感氮分配理论、半经验模型标定等创新性成果。研究成果对于作物生长监测仪自主研制、生长动态高频次卫星遥感监测、产量品质智能化遥感预测等具有重要价值。南京农业大学程涛来自扬州大学的孙成明老师报告题目为《基于多源数据的作物生长智能监测》。报告主要介绍围绕稻麦等主要作物，利用图像分析、机器视觉、光谱分析、机器学习等技术与方法，从籽粒计数、麦苗计数、麦穗计数、氮素含量估算、病虫害监测、生长状态监测以及生物量与产量估算等方面开展了研究与探索，得到了一批基于图像技术的计数方法以及基于光谱技术的估测方法，为稻麦生长的智能监测与调控提供了理论支撑与技术途径。扬州大学孙成明老师浙江大学刘飞教授报告题目为《作物信息无人机遥感监测技术与发展趋势》。报告介绍了针对无人机遥感中飞行高度对单位时间作物信息监测面积（效率）和图像空间分辨率（质量）难以统一的难题，研究构建了含29万张作物图像的数据集CropSR用于自监督训练，并基于无人机正射影像和定点航拍数据，构建了真实匹配数据集CropSR-OR/FP用于模型测试；提出并创建了方差-均值-空间注意力(VASA)扩散模型(EVADM)，实现了无人机遥感高效率与高质量的融合统一；融合结构和感知相似度，提出了超分相对保真指数(SRFI)，实现了超分模型综合一致性评估。在×2和4的真实SR数据集上，EVADM相较于基线模型FID降低14.6和8.0的，SRFI提升27%和6%。在Agriculture-Vision公开数据集和多个任务表现优越，为无人机遥感高效率高质量大面积监测提供支撑。浙江大学刘飞教授中国科学院植物研究所严正兵研究员报告题目为《基于高光谱遥感技术的植物功能生态学研究》，本报告将从多尺度植物功能性状的高光谱遥感监测方法、植物功能性状对环境变化响应预警、景观尺度植物功能性状对关键生态系统功能调控等方面加以汇报，希望有助于促进高光谱遥感技术在植物生态学中的应用。中国科学院植物研究所严正兵研究员河南农业大学乔红波教授为大家带来题为《作物病虫害成像高光谱监测研究》的报告。报告针对作物上重要的病虫害，利用成像高光谱技术，在地面和无人机平台对病虫害发生程度进行定量遥感建模和评估，生成病虫害发生危害空间分布，并对其精准防治进行了初步研究。河南农业大学乔红波教授北京师范大学副教授刘志刚老师为大家带来《日光诱导叶绿素荧光（SIF）和光化学指数（PRI）在干旱监测中的应用》的报告。为大家主要介绍利用SIF和PRI监测干旱的原理和研究现状，同时介绍了高光谱遥感可以提取日光诱导叶绿素荧光（SIF）和光化学指数（PRI）。SIF和PRI与植被的光合作用和非光化学淬灭密切相关，能反映干旱胁迫下植被的生理异常。北京师范大学副教授刘志刚老师江苏双利合谱科技有限公司销售总监邓新强报告题目为《科研级高光谱成像系统介绍》。报告主要从光谱技术发展，以及高光谱成像在机载、地面、室内暗箱、显微等不同尺度上的应用，GaiaSky系列的机载高光谱的应用案例介绍、GaiaField 系列在植被冠层，表型等应用，以及 GaiaSorter、GaiaMicro 在反射光谱和荧光光谱的应用案例介绍。江苏双利合谱科技有限公司销售总监邓新强山东农业大学刘平教授报告题目为《高光谱在智能设计育种中的应用》。报告介绍了小麦长势和产量的高效准确估算对小麦评估和田间管理至关重要。为了提高小麦生长和产量估算的准确性，提出了一种基于遗传算法改进的支持向量回归（GA-SVR）算法的估算方法。通过对光谱数据计算的植被指数与小麦生长表型和产量之间的相关性分析，获得具有高度相关性和良好估算性能的最佳植被指数组合。在12个小麦品种和3个梯度氮肥施用的试验中，构建了小麦生长监测的最佳模型并建立了产量估算模型，在不同氮肥施用水平下验证其适用性。结果表明，所构建的叶面积指数、株高和产量估算模型表现良好，决定系数分别为0.82、0.71和0.70，均方根误差分别为0.09、2.7和68.5。无人机遥感技术可用于监测小麦生长状况和估算产量为小麦产量评估和田间管理提供技术支持。山东农业大学刘平教授中国人民公安大学姜红教授报告题目为《高光谱技术在法庭科学中的应用》。报告介绍了高光谱技术在法庭科学中的应用，主要有三点：1.利用高光谱技术检验常见的微量物证、2.利用高光谱技术检验中药材、3.高光谱结合卷积神经网络对食源性致病菌的快速识别。中国人民公安大学姜红教授中国矿业大学（北京）赵恒谦副教授报告题目为《高光谱技术在矿产勘查中的应用》。报告介绍了高光谱遥感技术作为一种重要的辅助手段，能够弥补传统技术的不足，并提高找矿的效率和精确性。选取河北兴隆县花市铷矿床为研究对象，利用GF-5数据进行光谱角制图处理，获取精细的蚀变遥感异常信息分布，并对比分析ASTER多光谱数据的蚀变矿物提取结果，为下一步的蚀变矿物信息提取研究提供技术参考。针对地面采集的刻槽岩石样本，利用ASD便携式地物光谱仪采集样本的点光谱数据，并结合深度学习技术进行岩性分类实验，同时与基于可见光数据的岩性分类结果进行对比，为高光谱技术在矿产勘查中的应用提供了参考。中国矿业大学（北京）赵恒谦副教授厦门大学助理教授郭伟杰报告题目为《基于显微分辨高光谱的Micro-LED发光机制研究》。报告为我们展示了Micro-LED显示已经成为倍受关注的新一代显示技术。然而，尺寸效应制约着Micro-LED显示的分辨率。随着尺寸缩小，Micro-LED的侧壁表面积与其体积之比显著增大，侧壁缺陷密度相应增大，导致载流子非辐射复合加剧、量子效率大幅降低。侧壁区域对Micro-LED的光电性能有重要影响，侧壁缺陷影响载流子的注入分布、非辐射复合，侧壁后处理以及绝缘层沉积影响漏电流，侧壁的粗糙程度影响光提取效率。通过采用显微分辨高光谱，研究Micro-LED侧壁区域的显微分辨发光机制，能够揭示侧壁区域微观构造对光电性能的影响规律，为Mesa蚀刻、侧壁处理、外延设计、二次光学设计等多个方面提供有效支撑，具有重要的科学价值和实际意义。厦门大学助理教授郭伟杰西南交通大学副教授郭裕钧报告题目为《输电线路绝缘子状态高光谱检测方法及应用》。报告介绍高光谱技术在输电线路绝缘子污秽和老化状态检测方法及应用的最新进展。绝缘子是电力系统使用量最大的设备之一，起到杆塔和线路间的机械支撑和电气绝缘作用，电网运行的复合绝缘子已达上千万只。由于长期在户外运行，绝缘子表面易沉积污秽，且受到电、热、紫外等因素长期老化作用，绝缘性能下降可能引发闪络事故，严重时甚至造成大范围停电。传统的输电线路绝缘子状态检测依赖运维人员登塔取样，需要线路停电且检测效率低下。高光谱可反映物质对不同波长光的吸收、反射特性，可在紫外、可见光、近红外等波段对目标区域进行成像，并包含图像与光谱双重信息，在输电线路绝缘子状态非接触、大范围检测方面具有很好的应用潜力。西南交通大学副教授郭裕钧华南理工大学食品科学与工程学院副教授蒲洪彬报告题目为《食品加工过程高光谱快速检测技术与深度学习研究》。报告先是介绍了高光谱技术的原理和现状，接着介绍冷冻、真空预冷等食品加工过程高光谱快速检测方法，最后为我们介绍了食品加工过程高光谱数据的深度挖掘方法。华南理工大学食品科学与工程学院副教授蒲洪彬无锡谱视界科技有限公司销售总监王宇斐报告题目为《跨越光谱技术应用的“门槛”-从科研成果到“实战”场景》。报告主介绍了谱视界公司主要涉及领域以及光谱发展历程，随后介绍了谱视界成像光谱仪的核心技术，和数据分析平台光谱智云，光谱智云的构建模型确保硬件精度的逐步提升。并阐述了目前谱视界的现阶段“实战”方向，主要包含水环境监测、智慧农业、食物数字化、工业分选等领域。最后介绍了目标“实战”的“产学研”合作内容。无锡谱视界科技有限公司销售总监王宇斐会议期间的学术前沿展示区和仪器展示环节也吸引了老师们进行参观和热烈的讨论。同时在第一天的会议圆满结束之后，我们特别举办了一场精彩纷呈的晚宴，并在晚会上进行了抽奖活动。仪器展示环节