拉曼分析仪

p　　现场应急人员在面对未知化学物质时，会面临一些要立即解决的挑战，其中就包括选择最适合的技术来评估当前事态。目前，用于未知固体和液体识别的两种应用最广泛的技术分别是a href="http://www.instrument.com.cn/zc/34.html"拉曼/a和红外光谱法。/pp　　物质对各项技术的反应程度随其独特的分子结构而定。某些物质对红外光谱分析反应明显，而另一些则可能更适合采用拉曼光谱法。所以，红外光谱和拉曼光谱一起使用时，可提供更广泛的未知物质识别范围。然而，也造成了广大用户经常要花费精力去选择是红外、还是拉曼，或者必须购买、携带两台仪器。如今，这种情况可以得到解决了：在2015年3月初的Pittcon上，赛默飞推出了将红外光谱和拉曼光谱“合二为一”的分析仪——Gemini，Gemini分析仪是世界上第一台将拉曼光谱和红外光谱技术结合到一起的手持式分析仪。/pp style="text-align: center "img alt="" src="http://img1.17img.cn/17img/old/NewsImags/images/201542915248.jpg" style="width: 389px height: 400px "//pp　　红外光谱和拉曼光谱“合二为一”的Gemini分析仪即将在中国推出，借此机会，仪器信息网采访了赛默飞相关人员，详细介绍了Gemini解决了哪些技术上的难题、带来哪些应用上的优势、最适合的应用是哪些等问题。/pp style="text-align: center "span style="color:#0000ff "strong手持拉曼和红外产品方面拥有丰富经验/strong/span/pp　　strongGemini手持式光谱分析仪，将傅立叶红外光谱和拉曼光谱技术集成到一台手持式仪器中，解决了哪些技术上的难题?/strong/pp　　strong赛默飞：/strong在Gemini的开发过程中，其中一个难点就是如何将两种技术合二为一。不过，赛默飞在手持拉曼和红外产品方面丰富的经验，拥有非常成熟的产品，如基于拉曼光谱法的FirstDefender分析仪，以及基于傅里叶变换红外(FTIR)光谱法的TruDefender分析仪。在丰富的经验基础上，以及不断的设计和优化，我们成功的将这两种技术集成到单台手持分析仪上。/pp　　Gemini分析仪重量仅为1.9Kg，甚至比某些单独的手持拉曼或红外光谱的重量还要轻便，可见产品的设计是非常紧凑的。而且秉承了赛默飞手持拉曼和红外坚固性和环境性，Gemini分析仪通过了最新的美国军标测试，美国军标测试内容包括跌落、敲击、振动、温度、防水等等。/pp　　总的来说，Gemini将两种技术集成到单台设备中，还保持了小巧轻便和坚固耐用的特点，能够方便用户带到任何地方进行测试。/pp style="text-align: center "span style="color:#0000ff "strong style="text-align: center "双重技术：补充性和验证性/strong/span/pp　　strong拉曼光谱和红外光谱集成到一起，将带来哪些应用上的优势?/strong/pp　　strong赛默飞：/strong大家都知道拉曼光谱和红外光谱有很长的历史，是非常成熟的光谱技术。在红外和拉曼光谱法中，仪器需要采集未知物质的光谱“指纹”，然后将采集到的指纹与参考数据库进行比较。两种方法都是经过实验室验证的精确光学技术，在特定的应用中具有显著的优势。红外光谱和拉曼光谱法可测定未知物质样本中能量与分子键的相互作用。红外光谱测定的是振动分子中分子键吸收了多少能量 即红外光在穿过物质后的剩余能量。与之相比，拉曼光谱法测量的是经激光激发后振动分子散射的能量。/pp　　Gemini分析仪结合了两种技术，使用户可以利用这两种技术的能力来分析和识别未知化合物，扩大了样品的分析范围并且还可以互相补充并互相验证。在Gemini上，操作者可以非常简单快速的切换两种技术进行样品分析。并且，由于不必为了减轻重量而牺牲功能，操作人员能比以往更快速地获得可靠的分析信息。/pp　　Gemini的操作界面也是一大亮点，首先软件已经内置到设备当中，直观和图形化的操作界面使得软件操作异常简单，只需简单的培训用户就可操作这种光谱设备。对于新用户，软件里的扫描帮助功能可以引导用户正确的扫描样品。老用户由于对我们的手持拉曼和红外设备软件操作并不陌生，因此同样类型的软件更能使得他们操作得心应手。另外，Gemini在一些细小之处也有改进，如触摸屏和键盘的设计，即使佩戴手套也可以操作 两种技术的操作软件、流程保持一致使得用户操作非常简化。/pp style="text-align: center "span style="color:#0000ff "strong适用于化学品和爆炸物识别/strong/span/pp　　strongGemini手持式光谱分析仪/strongstrong最适合的应用是哪些?/strong/pp　　strong赛默飞：/strong现在越来越多的行业需要快检技术或者是希望在现场能够给出结果，例如安检、公安、海关、检验检疫等行业都有对物质快速定性的需求，手持拉曼和红外光谱等分析技术满足了在现场对不明化学物快速定性的需要。/pp　　结合了拉曼和红外光谱两种技术的Gemini内置了大量数据库和专利的软件算法，可以自动进行光谱分析并给出清晰的结果，同时，我们的技术人员不断优化数据库和软件，为的就是使分析结果更加准确和快速。/pp　　Gemini的出现满足了那些既对拉曼又对红外感兴趣的用户的需求，而且从应用的角度能够大大的扩大样品的分析范围，除了常规的毒品、爆炸物、有毒有害物质，还能够分析塑料、布料、药品、食品添加剂等等。用户也可以建立自己的数据库，开发自己的应用。/pp style="text-align: right "strong编辑：刘丰秋/strong/p

手持式拉曼光谱分析仪采用了新型的空间耦合光学设计、电子学设计以及融合了科学的化学计量学算法，同时基于现场快速检测的宗旨，从而保证了仪器的操作简便，性能卓越、功能强大、智能操作、维护方便、环境实用性强等特点。该仪器可应用于医药、石油、化工、环保、食品、材料、安检、国防等领域。 无损、快速的检测方法 — 基于拉曼光谱分子指纹技术，无需制样， 几秒钟内即可给出准确的结果专为现场检测设计 — 小巧便携、经久耐用，能够透过玻璃，塑封袋、透明、半透明的容器直接检测可定制化应用软件 — 用户可根据不同行业特点及使用功能需求进行定制，可为用户量身打造符合用户使用习惯的软件可定制化的外观设计 — 根据不同的行业检测需求，可为用户定制化设计外观（如食品安全快检车的OEM用户，可根据需求设计）无专业背景人员即可操作 — 采用一键式操作设计并融入强大专业的算法，只需按检测按钮即可快速得出准确的结果超长的续航能力 — 内嵌可充电电池，可在现场连续使用4-6小时专业软件、专业应用 食品、药品安全快速检测随着新《食品安全》及《农产品质量安全法》等相关法律法规中明确规定，快速检测可以作为质监、工商、食品药品等政府管理部门进行初步筛查的手段，以及应国家“十三五”规划的“快检技术”需求，拉曼光谱因其无损快速的检测特点实现了对食品、药品（非法添加物、农药残留、兽药残留、真假药物等）的全方位、高灵敏度现场快速分析。产品特点 空间耦合光学设计，超高的整机灵敏度，小激光功率即可得到高信噪比的拉曼光谱，有效的避免强激光损坏样品的情况 完整的解决方案，包括快速前处理、SERS增强技术、拉曼检测平台等 多基质、多目标的快速检测，检测基质包括饲料、蔬菜、水果、肉类、食用油、养殖水 体、奶及奶制品、生物材料、化妆品 等，可检测目标包括违禁添 加物、禁用药物、色素、 食品添加剂、农药残留、抗生素、微生物等 多种检测增强基底的选择，包括固相基底，溶胶型基底等 可定制化的仪器产品方案，包括仪器的硬件外观设计、软件的功能需求设计、软件的算法需求、仪器的前端装置设计、仪器的整机需求重新设计等 可构建大数据“食品药品智慧监管平台”从食品药品生产、流通、使用等环节系统分析为我国食品药品安全做有效监管 根据用户需求，和用户一起建立科学的实验方法技术服务国家管制品快速检测由于拉曼光谱技术具有快速、简便、原位无损及免试剂并可直接对不同形态的样品进行测试等特点。拉曼光谱开始被引入禁毒、公共安全等领域，成为禁毒、公共安全、安检、边检、海关稽查等现场快速准确检测新式武器和优选的技术之一。Finder Edge 在现场使用方法是将测试头对着待检测样品，按下测试键，仪器会自动检索功能进行数据检索，确定检材是否谱图库收入中的一种，可在几秒之内准确得出准确结果。 检测种类 流行DU品 麻醉药品和其它精神活性物质 尚未列管的常被用于制du的化学品 易燃易爆物化学品 剧毒化学品 管制精神药品 管制易制DU化学品 常混于DU品的化学物质 易制爆化学品 生化战剂 其它化学品产品优点 强大的比对算法，现场对未知的固体，液体（包括水溶液和其他类型溶液）进 行快速身份识别，几秒钟内即可给出准确的结果 嵌入式彩色触摸屏，简单、直观操作界面，可检测出被检测物品的名称和及样 品信息和处置机制，遇到违禁物品时，以不同的颜色预警 可扩展的数据库功能，用户根据实际需求可自行构建数据库， 同时拥有用户管理功能对仪器的管理 根据检测的需求，可对仪器的软件功能和硬件要求进行定制， 同时可根据样品 检测需求制定相应的解决方案 可构建“云计算”、“大数据监管分析”平台，将拉曼光谱技术融入大数据管 理体系，通过对数据的管理和分析，能够帮助禁毒部门毒情监控，犯罪预测， DU品溯源等。制药行业应用应国家GMP 规定对原辅料、与药品直接接触的包装材料和印刷包装材料100% 全检的要求以及2015 版药典加入拉曼光谱法检测的需求，拉曼光谱技术在制药领域的质量控制（QC）尤为重要。 符合21 CRF part 11的产品规定 简单、直观的结果显示，检测结果以“Pass/Fail”判定样品是否合格 具有批处理功能，可以对同批次不同包装的样品编号批量测试，及报告批量处理，节省用户的工作量 通过扫描“一维码”、“二维码”方式或手动输入方式快速调取数据库中待检测样品数据，实现快速比对检测 具有可测试未知样品的功能，通过测试与数据库全部数据进行匹配，检测未知样品创新点：手持式拉曼光谱分析仪采用了新型的空间耦合光学设计、电子学设计以及融合了科学的化学计量学算法，同时基于现场快速检测的宗旨，从而保证了仪器的操作简便，性能卓越、功能强大、智能操作、维护方便、环境实用性强等特点。该仪器可应用于医药、石油、化工、环保、食品、材料、公安、国防等领域。艾克手持式拉曼光谱分析仪

成果名称激光诱导击穿-拉曼光谱分析仪（LIBRAS）单位名称四川大学生命学院分析仪器研究中心联系人林庆宇联系邮箱lqy_523@163.com成果成熟度□研发阶段 &radic 已有样机 □通过小试 □通过中试 □可以量产合作方式□技术转让 □技术入股 □合作开发 &radic 其他成果简介： 台式LIBS(左)、便携式LIBS（右） 手持式LIBS 技术背景 作为一种激光光谱分析技术，同其他光谱分析技术相比较而言，激光诱导击穿光谱（简称，LIBS）技术具有诸得天独厚的优势，特别是分析速度快，无需样品前处理，多元素同时分析以及所有元素都可测定等优势，这些优势都已经使LIBS技术逐渐成为一种非常流行的元素分析手段，在冶金地质、航空航天等众多应用领域也逐渐得到尝试性的使用。基于上述技术优点，本中心开发了激光诱导击穿光谱系列仪器，包括：台式LIBS系统，便携式LIBS仪器以及手持式LIBS分析仪，相关仪器的样机已展开多次的优化升级，实现了LIBS仪器的国产化突破。但是，虽然LIBS技术有上述众多优点，但是该技术本身却只是一种原子发射光谱技术，利用该技术也只能对被分析样品进行元素分析，获取被分析物质单一的元素构成信息，不能得到相关组成元素的结构信息，因此，利用单一的LIBS技术无法对样品进行全面系统的检测分析。而在地质勘探、石油录井等实际应用需求中，往往不仅仅要求对组成样品的元素进行分析，更重要的是要获取被分析物的结构信息，特别是关于地层岩石的岩性、结构以及矿物种类的综合信息，在这一点上，单纯靠LIBS技术肯定是无法实现的。因此，开发出一种即可实现元素分析，又同时可实现结构鉴定的快速原位光谱分析技术就显得十分重要。Raman光谱作为一种非破坏性的光谱分析技术，是很具吸引力的。该技术利用低能量激光作用于样品表面，通过接收物质所产生的散射光谱，知道物质的振动转动能级情况，从而可以鉴别物质结构、分析物质的性质。Raman光谱技术可以提供快速、简单、可重复、且无损伤的定性定量分析，它无需样品准备，样品可直接通过光纤探头测量，一次可以同时覆盖50-4000波数的区间，可对有机物及无机物进行分析。因此，Raman光谱技术和LIBS技术从仪器构成、光路设计到结果分析等方面都有着诸多相同或相似之处，将这两种技术结合在一起，开发出可同时得到原子光谱、分子光谱的激光光谱分析系统将有非常广阔的应用潜力。仪器先进性LIBRAS仪器可用于分析样品的原子光谱与分子光谱的原位同时分析测量，在获得同一微区位置元素组成信息的同时可以得到分子结构的相关信息，为进一步了解物质结构的微观世界提供了强有力的工具。该仪器作为国家重大科学仪器设备开发专项的自主研发成果，不仅填补了国内技术和行业的两项空白，更一举填补了风冷型高能激光系统的世界空白。目前市场上能够同时获取原子和分子信息的测量仪器十分有限，LIBRAS仪器的成功研制将进一步引领科学仪器的发展方向。LIBRAS仪器实现了激光诱导击穿光谱与拉曼光谱联用技术从理论方法到产品实践的跨越，创造性地将常规联用技术中的激光单脉冲能量进行了数量级的提升。该仪器是世界首款整机系统高度集成且无需水冷装置的多功能联用仪器。而且，仪器的体积小，体重轻，结构紧凑，性能参数卓越。LIBRAS仪器能够更好地服务于地质、生物医学及环境污染监测等多个领域，为相关产业提供有效的原位快速分析新装备，降低分析成本，提高生产效率，彰显了该仪器广阔的市场前景及应用空间。仪器关键技术研发1. 独特的光学设计。采用一套光学系统，实现两种不同波长激发的两种不同类型信号的获取，光学系统内无任何移动镜片组件，结构稳，性能强。2. 创造性的高能风冷脉冲激光系统。采用自主研发风冷脉冲激光器作为LIBS光源，单脉冲能量100 mJ，整机无需水冷，体积紧凑。3. 创造性的实现高能激光器的低压低功耗供电。激光器可采用锂电池供电，使仪器的便携化成为可能。性能指标光斑尺寸：LIBS光路100 µ m；Raman光斑20 µ m；分析距离：40 mmLIBS部分：激光波长1064 nm；脉冲激光能量100 mJ；激光频率1 Hz（可联系激发）；脉冲宽度8-10 ns；光谱接收范围：可全谱接收（200-800选配）；Raman部分：激光波长532nm；能量 20 mW；光谱接收范围：540-750 nm（选配）应用前景：LIBRAS技术是LIBS技术的提升和扩展。由于Raman光谱可以用来研究分子的振动和转动情况，提供物质内部的结构信息，各种简正振动频率及有关振动能级的情况，但在物质所含元素，尤其是次要元素和痕量元素的检测方面，能力及其有限。而在油气开采、地质勘探、冶金、电力生产、环境卫生和深空探测等领域，如果既要检测物质中的主要、微量和痕量元素，也要知晓物质中分子组份和结构信息，单独的Raman技术，以及其他的现有光谱检测技术（比如，电感耦合等离子体发射光谱法、X射线荧光光谱法、气相色谱分析法等）都不能完成任务，只有把LIBS技术和Raman技术有机结合起来才能满足此要求。以油气开采为例：在录井现场完成分析，可以快速的做出解释评价，及时为勘探开发的的决策提供依据，减少了钻井现场等措施的时间，避免决策的失误。通过应用该技术，提高录井解释符合率上升10%以上，每年减少10%试油工作量，仅西南油气田每年可以节约勘探成本5-6亿元人民币。在国内外油气田推广应用，每年可以节约勘探开发成本50-60亿元人民币。降低油气勘探开发成本，扩大油气开发规模，为国民经济的持续发展做贡献。除此以外，例如在冶金、地质等领域，亦可以带来相当巨大的经济效益。知识产权及项目获奖情况：专利1：单脉冲激光源的双波长同轴激光诱导击穿-脉冲拉曼光谱联用系统及方法（发明专利，已提交）；专利2：激光诱导击穿光谱与拉曼光谱联用仪自动化测控系统（发明专利，已提交）；专利3：激光诱导击穿/拉曼光谱联用分析仪（外观专利，已提交）；其他：LIBRAS仪器入选&ldquo 2014中国科学仪器与分析测试行业十大新闻&rdquo 。