红外观察成像系统

目前，照明灯和液晶显示屏的背光源均采用白色LED灯。因此，为了进一步提升产品性能，Mini LED背光源和Micro LED显示屏的研发正在紧锣密鼓的进行中。荧光分布成像系统（EEM View）是能够同时获取样品图像和光谱信息的新附件。入射光通过照射积分球内壁，获得均匀光源，进而观察样品。利用F-7100标配的荧光检测器可以获得荧光光谱，结合积分球下方的CMOS相机装置拍摄图像，并利用AI光谱处理算法，可以同时得到反射和荧光图像。相信未来EEM View会在LED零配件内的荧光体光学特性评价中得到广泛的应用。1. 荧光体树脂片（50 mm×50 mm）的荧光特性此次实验测定了在面发光LED中使用的荧光体树脂片。对样品照射360～640nm的单色光，得到了样品特有的荧光特性。EEM View模式下，可同时获得不同光源条件的样品图像。通常，白色LED灯发光原理是采用蓝光LED发光二极管在455nm附近激发荧光体，产生580～650nm的黄色荧光，从而与LED发出的蓝光混合形成白光（图1）。由图2、图3可以看出，此次测定的样品荧光体树脂片，在455nm附近被蓝光LED灯激发，发出相当于625nm的黄色荧光。图1 白色LED发光原理 图2 三维荧光光谱图3 激发光谱和发射光谱2. 荧光体树脂片的分布均匀性确认 荧光成分图像 荧光成分图像 （分布不均匀区域） （分布均匀区域） 图4 树脂片的图像和光谱图4为树脂片的荧光成分图像，左边是荧光体分布不均匀区域的荧光图像和光谱，右边是荧光体分布均匀的荧光图像和光谱，从荧光图像中可以看出荧光体的分布情况。此外，通过不同位置计算出的荧光光谱，可以发现树脂片不同位置的荧光强度存在差异。对于荧光体分布不均匀的树脂片（左图），它的中心位置亮度偏高。而且从荧光光谱中可以看到，3个位置的荧光光谱峰值荧光强度最 大偏差15％。荧光分布成像系统是全球首创的新技术，它将有助于获得研发和应用领域的多方面信息表征，密切关注日立高新技术公司官网，更多应用持续更新中。

• 质谱成像技术(Mass Spectrometry Imaging, MSI)实现直接检测组织样本中化学成分的同时，保留其在样本上的位置信息，获得目标化学成分的二维空间分布特征，该项技术广泛应用于医学、药学、食品、环境等多个领域的研究中。 • 岛津新一代iMScope QT成像质谱显微镜，在质谱成像检测的基础上内置光学显微镜平台，将显微镜获取的光学图像与质谱分析获得的化学信息结合为一体，并配合完整的前处理基质涂敷设备，为相关研究提供更快、更强、更稳定的成像质谱分析系统。 图1 岛津新一代成像质谱显微镜从iMScope TRIO到iMScope QT(拍摄于岛津中国创新中心) 图2 包含样品前处理、质谱检测及数据解析的完备成像质谱分析平台 iMScope QT成像质谱显微镜可对更广范围的样品以更快速度进行高空间分辨率成像质谱分析，为研究提供更加有效可靠的数据。 应 用 案 例 简 介 【01】对小鼠脑切片的整体和局部进行高速、高准度、高空间分辨率分析 对小鼠全脑切片(约17mmx9.4mm)进行分析，空间分辨率为15μm，检测区域包含1126x624共702,624个像素点，检测时间约6小时。 表1 分析条件图3 小鼠脑切片(整体)光学图像及质谱图像 (a) 光学图像；(b) PI(38:4)的质谱图像；(c) Sulfatide (C24:1)的质谱图像，空间分辨率15μm 根据检测区域的大小及检测目标，可选择显微镜的不同放大倍数拍摄微小部位更加清晰的光学图像并进行高空间分辨率的成像质谱分析。通过质谱图像与光学图像的准确叠加，判断化合物的真实分布位置。对小鼠小脑区域进行空间分辨率为5μm的高空间分辨率检测，采集区域包括662x595, 共393,890像素点，检测时间约为2.2小时。 图4 小鼠脑切片(局部:小脑)光学图像及质谱图像 (a) 光学图像；(b) PI(38:4)的质谱图像；(c) Sulfatide (C24:1)的质谱图像，空间分辨率5μm 【02】小鼠脑中氯丙嗪分布的检测 小鼠(8周，雄性，C57BL/6J)灌胃后(单次灌胃，剂量200mg/kg)，根据相应步骤制备10μm脑切片，利用iMScope QT系统获取光学图像后，使用iMLayer进行基质升华，在切片表面沉积0.7μm厚的CHCA基质层，然后在iMScope QT中进行MSI分析，激光直径20μm，采集间距50μm。图5显示了氯丙嗪在小鼠脑中的分布情况。 图5 小鼠脑中氯丙嗪分布的质谱图像 【03】小鼠肝脏中Heme B的检测 制备小鼠肝脏切片，使用iMLayer进行基质升华9AA (基质层厚度1μm)，进行成像质谱分析，空间分辨率5μm，图6中各图标尺为100μm。结合光学图像可获得目标化合物的准确分布位置，并可任意选择感兴趣区域进行比较及数据解析。 图6 小鼠肝脏切片中血红素与血管附近脂质分布(a)小鼠肝脏切片(包含血管)的光学图像；(b)Heme B在小鼠肝脏血管区域分布的质谱图像；(c) Heme B质谱图像与肝脏切片光学图像的叠加 （d）血管中Heme B (绿色)与血管附近脂类成分(红色)的空间分布特征 总 结 新一代成像质谱显微镜iMScope QT不仅传承iMScope系列光学显微镜质谱仪的设计理念，同时融合形态学图像并实现高速、高灵敏度和高空间分辨率的成像分析。实现对样品进行形态学上的细微观察，也可以得到样品上特定部位的化学信息，为科研工作提供更加可靠、稳定的数据支持，进一步扩展其在相关研究领域应用的可能性。

当前我国正在紧锣密鼓地推进冷湖天文观测基地的建设，该基地位于我国柴达木盆地西北边缘的青海省海西州茫崖市冷湖镇赛什腾山区域，平均海拔约4000米。偏僻荒凉的赛什腾山成为火热的建设工地（央广网发 王小龙 摄） 冷湖天文观测基地由多个平台组成，其中D平台用于太阳磁场精确测量的中红外观测系统，为科学家对当今太阳物理前沿如太阳发电机、纤维化磁对流过程、日冕加热的研究提供测量手段。系统的核心部件——太阳磁场测量光谱仪由上海技物所研制。光谱仪光机部分光谱仪调试科研团队经过了多年的艰苦攻关，中红外观测系统的研制工作接近尾声。光谱仪在实验室环境下测试表明，性能达到任务书指标要求，后续将在冷湖太阳观测基地开展实测。该系统主要由望远镜、偏振光路和超高光谱分辨率成像型红外傅里叶变换光谱仪组成，能够测量出太阳谱线通过磁场所产生的微小裂距，从而解算出太阳磁场强度。其中，太阳磁场测量光谱仪部分具有极高的光谱分辨率（指标为0.004cm-1）和极高的空间分辨率（探测元尺寸不到1／4衍射斑），技术难度极大且为国际上首次研制。为满足项目对光谱仪性能的要求，除干涉仪主体外，科研团队还需要完成一系列分系统的研制：如高性能长波红外探测器、冷箱-杜瓦两制冷机系统以及低温光学系统等。 5年来，在所领导和各部门的支持下，研制团队群策群力，克服了种种困难。从技术方案论证，到探测器、制冷系统、杜瓦组件、光学薄膜、整机光机电技术攻关，一路走来的桩桩件件难忘而珍贵：有一年除夕夜，各部门参研人员在地下室完成后继光学集成工作；西藏那曲高原试验期间，大家在海拔4475m的高原上一边吸氧一边对仪器关键部件进行环境模拟测试；曾因一根薄膜电缆的接地造成的测试结果不佳而感到沮丧；也因一根管脚莫名导通而需打开冷箱大费周折。近两年多来，各地的疫情辗转反复，给研制任务造成了不少困扰。研制团队始终发扬坚韧不拔的精神，把疫情的影响降低到尽小。如杜瓦陶瓷基片加工，团队和总体轮番与加工单位协调进度，到货后又立即安排加班加点，第一时间完成装配！西藏那曲对关键部件进行环境模拟测试正如一名攀登者攀到每个峰顶收获的高兴和经历，是为登顶珠穆朗玛累积经验。前路漫漫，相信在大家的通力协作，专家的指导和研究所的全力支持下，团队成员能够一同拾级而上，创出辉煌！“用于太阳磁场精确测量的中红外观测系统”项目是国家重大科研仪器研制项目，由国家天文台、上海技物所和西安光机所联合承担，获国家自然科学基金委员会资助。