色散型成像光谱仪

这两年，拉曼光谱仪一直吸引着业内人士的眼球，各大仪器厂商不断在新产品、新技术、新应用等方面推陈出新，精心布局，不仅如此，新迈入此领域的仪器厂商也层出不穷，可谓热闹非凡。　　拉曼光谱如此的蓬勃发展给广大用户提供了更多可选择的空间，那么，当前有哪些主流企业/主流产品?有哪些最新的技术/应用?哪款仪器更适合用户自己的研究工作?　　仪器信息网：贵公司拉曼光谱仪的定位?　　布鲁克：布鲁克拉曼光谱仪拥有近30年的悠久历史，它是布鲁克集团最重要的产品线之一。无论是前沿科学研究还是工业领域的常规检测，很多光谱分析的课题都离不开红外和拉曼光谱这两个互补的技术。布鲁克始终致力于为各个领域的用户提供最完善的光谱分析方案，因此，我们在拉曼光谱仪的产品线发展历程中投入了与红外谱仪产品线相同的研发力量和关注度。　　仪器信息网：请回顾贵公司拉曼光谱仪的研发及技术进展图片的形式表示历史，贵公司在拉曼光谱仪器方面有哪些优势/专利技术?　　布鲁克：布鲁克的第一个拉曼产品诞生于1989年，是继布鲁克高端科研傅立叶变换光谱仪和高端科研红外显微镜两条顶尖产品线之后的又一重要产品支线。我们在傅立叶变换红外光谱学领域的丰富经验和技术，为傅立叶变换拉曼光谱仪的开发打下了扎实的基础。直至今日，布鲁克的MultiRAM(独立傅立叶拉曼谱仪)和RamII(与Vertex红外谱仪联用的拉曼模块)仍保持着业内“最高分辨率、最宽光谱范围、最长检测时长、最有效抑制荧光效应、最具硬件扩展性”的优势。　　2003年，布鲁克推出了第一代色散型拉曼显微镜Senterra。多项专利使Senterra在多个分析应用领域显现优势。最具代表性的是Sure_Cal波数精度校准技术，它能时刻确保拉曼位移谱的波数精准无误，这对制药行业药品品质的确认和控制、刑侦学不明物体鉴定等应用中起到了至关重要的作用，最大程度地避免了由波数漂移引起的谱图误判。　　2014年，布鲁克推出了手持便携拉曼 — BRAVO。它以手持设备的尺寸，集成了布鲁克台式拉曼谱仪的性能和优点，成为业内第一台“双激光、宽谱区、有效抑制荧光、安全等级最高”的手持拉曼设备。　　仪器信息网：贵公司当前拉曼光谱仪的主流产品和主流技术?贵公司有什么样的产品发展计划?　　布鲁克：主流产品为以下两款：　　产品一. BRAVO手持式便携拉曼光谱仪　　BRAVO — 您手中的移动实验室，我们为您提供最高的采样灵活性，无需您拆解原材料包装、无需把原材料运输到昂贵的实验室中、无需费时费力的分析。BRAVO可跟随您把实验地点设在任何您想要的地方，并提供最有效的分析。BRAVO的设置和功能可适用于不同级别的用户，并确保最大的安全性和结果的有效性。　　BRAVO 允许用户根据自己的需求来建立和管理谱库，性能优化且操作简单，无需您成为一名专家，我们的拉曼光谱分析如同使用智能手机一样简单，您可以在清晰直观的用户界面引导下完成各项原材料检测操作，确保高标准、高效能地完成复杂工作。　　BRAVO 集所有领先技术于一身，包括：SSETM - 专利荧光消除技术；含Duo LASERTM双激发波长专利技术；IntelliTipTM - 自动采样探头识别；符合 21 CFR Part 11 认证要求。　　产品二. SENTERRA II新一代智能显微拉曼光谱仪　　SENTERRA II 显微拉曼光谱仪既适用于日处理量很高的多用户环境，也适用于处于科学研究前沿的实验室分析。　　SENTERRA II的应用非常广泛，适合用于有机和无机材料的检测、辨别和识别，包括药物、石化、艺术品与珠宝、材料科学、图层等诸多领域。　　SENTERRA II的产品优势包括：研究级光谱性能；具有向导功能的软件和自动化的硬件确保工作流程直观、方便；SureCALTM确保无与伦比的波数精度和准确性；简单直接的拉曼成像；紧凑型设计，显微镜内置光谱仪。　　仪器信息网：目前贵公司拉曼光谱仪重点关注的应用领域有哪些?最看好哪个领域?主推的解决方案?　　布鲁克：布鲁克重点关注制药行业的发展，我们能够为从仓库、生产线质检到研发实验室提供完整的解决方案。　　布鲁克BRAVO手持式便携拉曼光谱仪为制药行业把好第一关：原材料质量。　　BRAVO为您检测原料：无需拆解原材料包装，无需昂贵且费时费力的分析，简单高效地进行准确的原材料鉴定，这为您产品的可靠性提供基础。对于制药行业的用户来说，对来自全球各个供应商不同产品源进行有效的质量控制、避免风险，保障消费者的安全是非常有必要的。　　BRAVO 为您批量扫描：自动批量扫描模式可以实现在人员缺少、样品量大的情况下逐批分析，特别是它能够在不同原料的批量扫描之间轻松地转换。　　使用BRAVO建立属于自己的谱库：允许用户根据自己的需求来建立和管理谱库。比如不同包装下的同一个原材料可以在一个完整方法中单独保存下来。该谱库可满足和符合认证系统要求的一致性检查，具备冠名能力。值得一提的是，建立谱库毫不费时，采集一张将被录入谱库的谱图所需的时间和标准测量模式下的测量时间是相同的。　　布鲁克FT拉曼 HTS+Raman为制药行业把好第二关：生产线上的成品质量控制。　　定性和定量分析药品活性成分及多形态(比如乙酰脞胺、间苯二酚等样品)，确保药品的长期稳定性和生物活性。　　使用高通量筛测量样品，实现高效率。无需样品预处理，节省宝贵时间。结合OPUS软件批量完成定性和定量分析。　　使用中近红外1064nm激光，可以有效避免荧光效应，扩大了可测样品的范围(比如咔唑、牙科粘固粉等样品)。避免荧光干扰后的拉曼谱图信噪比高，谱图质量好，有利于后续对谱图做细致深入的分析。　　激光能量可微调，最小步长为1mW(竞争对手使用的步长为50-100mw)。最大程度的避免了激光照射能量过高导致样品被烧坏的严重后果。　　布鲁克SENTERRA II智能显微拉曼光谱仪为制药行业把好第三关：药品研发和深度药品质量控制　　针对正在研发阶段的药物，可利用SenterraII对其进行高空间分辨率的微观化学成像分析。这类分析包括：某个API的各个晶型在药片中的分布和占比、药品中API和赋形剂的分布、药品外层赋形剂的厚度、某个API的各种晶型随温度效应产生的变化(配合加热样品台)。　　与RamanScopeIII模块结合，将SenterraII的激光波长延展至1064nm。在短波长激发下有荧光效应的样品可转至这个波长进行分析。　　仪器信息网：从整个行业来分析，目前拉曼光谱仪都有哪些先进的技术值得大家期待?同时有哪些问题亟待解决?未来拉曼光谱仪的技术发展趋势?　　布鲁克：目前为止，波数精度和去除荧光效应是拉曼光谱学中最大的挑战。而布鲁克在这两方面的技术一直保持业内领先。（内容来源：布鲁克）

多模光纤成像技术因其超细微型探头和柔性结构带来的灵活性优势，在生物体内成像、工业检测等领域具有广阔的应用前景，获得了业界广泛的关注。目前，多模光纤成像技术主要分为两类，一类通过在光纤远端产生聚焦点进行扫描成像，另一类通过探测光纤近端的散斑场来恢复光纤远端被探测的全场图像。这两种技术途径已有较完善的理论支撑，能得到较清晰的探测图像，但同时也具有一些难以弥补的劣势。例如：受限于空间光调制器、CCD或CMOS器件的刷新速度，成像帧率较低，难以对高速的事件进行成像；结构中包含自由空间光学元件，因此需要精密的光学对准，无法与传像主体集成实现全光纤化，限制了其应用范围；成像波长受限于CCD或CMOS器件的感光光谱范围，限制了其在红外波段的成像能力。上图 高速多模光纤成像系统示意图。a：实验原理图；b：以神经网络进行图像恢复的流程图；c：光纤探头示意图；d：照明光（黄色箭头）侧面注入探测光纤的示意图，信号光（红色箭头）在纤芯中传播；e：探测光纤远端照片，端面通过烧球来更好地聚焦照明光，比例尺500微米。为此，清华大学精密仪器系先进激光技术研究团队基于十多年来在光纤激光器、光纤器件和光纤传感的技术积累，提出了基于多模光纤模式色散和深度学习的高速全光纤化成像技术。该技术采用皮秒脉冲光纤激光照明被测物，利用多模光纤的模间色散特性将被探测图像的空间信息在时域上展开，时域信息通过单像素探测器进行探测，并借助神经网络训练的方法，由一维时域信息恢复出二维图像信息，整体结构和原理如图1所示。图2 被探测图像与其对应的波形和恢复结果该技术通过一个光纤侧面耦合器将皮秒脉冲光纤激光耦合到探测光纤中，然后从光纤的远端出射照到物体上，反射光进入探测光纤后紧接着进入与之连接的一公里长的50/125微米直径多模阶跃光纤中传播。由于模间色散的存在，进入多模光纤的脉冲光会产生分裂形成脉冲串。如图2所示，不同的光纤横模具有不同的群速度，因此在时域上会彼此分离，而这些横模包含了被探测图像的空间信息，通过模式色散便可将被探测物体的空域信息在时域上展开。图3 不同类型图案的成像效果通过超快光电探测器可以获得脉冲串波形，经神经网络模型进行训练后，可以直接从不同的脉冲波形中恢复出被探测图像。图3展示了来自不同数据库中图案的成像效果。该系统的成像帧率主要取决于脉冲光的重频，目前实验中已实现高达15.4Mfps帧率的成像，并实验验证了达到53.5Mfps帧率的可行性。系统在高帧率成像的同时具备连续采集一万帧图像（大帧深）的能力。如果采用重复频率更高的激光照明源，并搭配更快的光电探测器和时域波形采集设备，其帧率可以持续提升。团队所提出的新技术的突出优点是：帧率主要由脉冲光源的重频决定，成像帧率高；全光纤化的系统结构紧凑，细如发丝的探头大大增加了灵活性；单像素成像，探测波段不再受限于可见光，可扩展到近红外、甚至中波红外等其他波段；采集时域信号而非空间分布，抗干扰能力强。该系统在某些高速成像场景中比如体内高速细胞成像，或工业场景下对难以开放系统的内部高速成像检测等领域具有巨大应用潜力。该研究成果近日以“深度学习赋能全光纤高速图像探测”（All-fiber high-speed image detection enabled by deep learning）为题，发表在《自然通讯》（Nature Communications）上。该论文通讯作者为清华大学精密仪器系副教授肖起榕，第一作者为精密仪器系2018级博士生刘洲天。该研究得到了国家自然科学基金资助。 清华大学精密仪器系先进激光技术研究团队学术带头人为系主任、教授柳强，团队以现代化强国建设与国家重大需求为导向，着眼于光电子技术领域的科学与技术发展前沿，围绕固体激光、光纤光学、自适应光学、激光探测等方向，开展基础科学探索、应用基础研究和系统技术研发，全面覆盖高功率激光光源、光束控制、光电探测等技术领域。团队承担国家科技重大专项、国家重点研发计划、“973”计划、“863”计划、重点验证、专项配套型号研究等一系列重大项目，形成了从高功率激光光源到微弱光电信号测控的整套技术链条，具备完整的激光光电和测控技术能力，在相应研究方面取得了重要进展。2018年获批建设光子测控技术教育部重点实验室，2019年入选重点领域科技创新团队。

为了保证产晶质量，使用安全优质的原材料是必要条件，原材料的重要性不言而喻。但对利润最大化的追求使得原料供应商往往按照性能要求下限来提供原材料，更有甚者在未告知的情况下替换材料，导致生产过程中出现各种品质问题。因此，对来料的性能监控十分关键。本文结合红外光谱仪（FTIR）和能量色散型X射线荧光分析仪（EDX)对树脂成份进行了全面分析，通过有机和无机结合的方式达到了对来料进行成分鉴定的目的。 了解详情，敬请点击《使用岛津红外光谱仪（FTIR）和能量色散型X射线荧光分析仪（EDX）分析树脂原材料》 关于岛津 岛津企业管理（中国）有限公司是（株）岛津制作所于1999年100%出资，在中国设立的现地法人公司，在中国全境拥有13个分公司，事业规模不断扩大。其下设有北京、上海、广州、沈阳、成都分析中心，并拥有覆盖全国30个省的销售代理商网络以及60多个技术服务站，已构筑起为广大用户提供良好服务的完整体系。本公司以“为了人类和地球的健康”为经营理念，始终致力于为用户提供更加先进的产品和更加满意的服务，为中国社会的进步贡献力量。