亚微米空间分辨红外系统

红外一直以来都是一种经典的结构分析的光谱手段，它能够有效反映分子在组分中的分布，并且无需标记。但是由于其制样困难、信噪比差、无法观测溶液中的样品等缺点，使得红外在生物领域上难以满足科研工作者的需要。 mIRage是PSC公司新研发的非接触式、亚微米分辨、高信噪比的新型红外拉曼同步测量系统。它较传统的FTIR显微镜来说分辨率有了显著地提升。其分辨率可达400~500 nm。更难能可贵的是，它特的热膨胀红外测量技术，能够做到真正的环境友好，能够在溶液中直接分析细胞、组织、材料表面的红外光谱。此外，mIRage还可搭配拉曼光谱模块，通过红外光谱与拉曼光谱的共同分析，能够帮助研究人员快速准确地确定样品组成结构信息，突破传统荧光分析的限制。

近期，耶鲁大学成功安装了非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统——mIRage，并在活细胞脂肪代谢研究中取得了新的进展！非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统——mIRage在细胞成像中具有优异的潜力，可以提供脂质种类的信息，提供对低浓度物质如游离脂肪酸的定位，并允许对每个样品的脂质和蛋白质光谱特征进行全面位置光谱分析，并且能够应用长时间观测。这项技术未来将可以用于绘制细胞系和细胞内DNL的比率、疾病状态，进一步揭示DNL 导致代谢紊乱的原因。在评估针对调节DNL和治疗疾病的药物方面提供诸多帮助。

来源于石油中的塑料产品已经成为现代生活不可分割的一部分，它们性能优异，用途广泛且材料相对便宜，但同时也引发了人们对于塑料垃圾在环境中的累积问题的担忧，迫使我们尽快采取行动探索替代传统塑料的新型材料形式。生物塑料, 如聚乳酸(PLA)和聚羟基烷酸酯(PHA)等均来源于天然资源（如糖，植物油等），它们在适当的条件下可发生生物降解，因此其制成的产品即使不小心泄漏到环境中，也不会像传统塑料一样长期残留在土壤和水道中，而是终回归自然，安全而又环保。 虽然典型的PLA和PHA在分子层面上基本不混溶，但得益于其优异的相容性，它们可以以不同比例形成复合材料，创造出许多性质迥异的有用材料。为了更好地理解这两种材料在微观上的相互作用，美国特拉华大学Isao Noda教授课题组与Photothermal Spectroscopy Corp公司合作，利用光学光热红外技术（O-PTIR）技术及新一代的非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统mIRage对PLA和PHA的复合薄片进行红外拉曼同步成像分析，探究这两种材料结合的方式和内在机理。

近日，瑞典隆德大学的Klementieva教授团队与美国PSC公司的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，这是以往的实验技术手段所不可能实现的。在该研究中，他们使用了大脑皮层初神经元，这是因为它们易发生AD病变，且具有特的结构。初神经元的这种形态特征使得可以在单个神经元层面上来测试全新非接触式亚微米分辨红外测量系统的分辨率和准确性。先，他们在反射模式下获得了高质量的红外光谱，且不受米氏散射或基线失真等人为因素的干扰。值得注意的是，全新非接触式亚微米分辨红外测量系统其约为400 nm的横向分辨率，使得他们能够通过比较1740 cm-1处的峰强度来检测脂质含量的差异，以及通过对比酰胺II (1540 cm− 1)与酰胺I特征峰强度(1654 cm− 1)的比值来比较氨基酸(蛋白质)的种类和数量上的差异。这是科学家们次获取单个树突棘的高分辨率的化学图像和红外光谱，以往其它测试方法是无法做到的。

傅立叶变换红外 (FTIR) 成像是一项成熟的分析方法，可同时获得微米级范围的光谱和空间信息。这一技术已广泛用于多种不同的应用领域，从高分子科学到生物医学成像。近年来，人们越来越关注通过主要使用基于同步加速器的系统，来提高受到衍射极限制约的 FTIR 成像系统的空间分辨率。在本应用简报中，我们展示了一项使用现有物镜实现放大增强的新型方法。最终，我们的 FTIR 系统显示出 1 ?m/像素级别的高空间分辨率成像能力。独特的是，这种构造在设置不同的放大倍率时不需更换物镜，从而保持了常规物镜相对较大的工作距离（约 21 mm）。

在高内相乳液(HIPE)中，初始离散单元在聚合过程中或之后转变成由窗口高度互联聚合体的时间和方式，一直是一个有争议的问题。2D O-PTIR(optical photothermal infrared)新表面成像技术为探索这个polyHIPE的窗口形成机理提供了机会，只要检测目标区域的大小相对于分辨率来说足够大。2D PTIR技术基于以下工作原理：一束红外激光聚焦在样品表面 被吸收的红外光使样品升温，诱导光热响应 这种本征的光热响应被一束可见光所检测；因此可与FTIR透射模式质量相媲美的图谱被使用反射模式所得到。该技术有四大优势：使用可见光为检测光，可以将分辨率提高到 ~ 500 nm；非接触式的光学显微镜；分辨率不依赖于红外光波长；不会产生弥散的伪影。 同济大学万德成教授课题组与Photothermal Spectroscopy Corp公司合作，利用光学光热红外技术（O-PTIR）技术及新一代的非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统mIRage（Quantum Design中国子公司国内代理）对polyHIPE的聚合体进行了红外光谱和成像分析，探究其演变过程及形成机理。

在本申请说明中，将描述拉曼显微光谱的空间分辨率、其一般定义和评估方法。双空间过滤（DSF）系统，JASCO NRS-5000/7000系列拉曼显微光谱仪的标准功能，也将进行解释。关键词：拉曼，拉曼显微镜，双空间过滤，空间分辨率，衍射极限，NRS-4100，NRS-5100，NRS-5200，NRS-7100，NRS-7200

这个应用程序显示了使用的Thermo Scientific?的优势Accucore?的Vanquish?C181.5微米UHPLC柱和的Vanquish UHPLC系统为18除草剂的分离。先进在UHPLC的Vanquish系统的功能允许Accucore的Vanquish列在较高流速，使发展被操作快速，高性能的分析方法。比较均采用其它市售亚2微米的固体芯柱，展示改善峰容量和分辨率。

由于红外光谱技术对于分子结构的敏感性，能够在无任何标记的情况下实现对生物样品成分的鉴定和分布解析，对于不便于荧光标记的生物组分鉴别十分有利，使得其在生命科学领域的应用越来越广泛。近期Maryam Rahmati等人使用亚微米红外拉曼同步测量技术在Materials Today上报道骨生物材料对骨骼再生的研究中成功揭示了红外显微镜在组织样品分析中的潜力。众所周知，生物骨骼有机材料能够模仿天然组织功能，是作为受损骨骼良好的替代物。Maryam等通过设计两个富含脯氨酸的无序肽(IDP2和IDP6)并将它们添加到SmartBone(SBN)生物杂交替代物中，成功合成了具备改善由于植入物导致的组织矿化问题的新型材料。通过对家猪开颅损伤后8周和16周愈合情况的研究，作者团队发现这种材料能够很好的帮助颅骨愈合。

低能量边缘光致发光的研究，对提高Ruddlesden-Popper钙钛太阳能电池效率有着十分重要的影响和意义。然而对其机制的研究却一直面临着巨大挑战：先，材料的结构难以确定；其次，理论模型与观测结果始终不一致。因此，寻找可靠、有效的观测手段对于理解这一现象有着至关重要的意义。 在本篇研究中，电子科技大学王志明教授课题组与Photothermal Spectroscopy Corp公司合作，使用O-PTIR技术及新一代的非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统mIRage（Quantum Design中国子公司国内代理）研究了MAPbBr3在(BA)2(MA)2Pb3Br板边缘分布情况。使用O-PTIR技术探测具有以下优势：先(BA)2(MA)2Pb3Br10和MAPbBr3之间由于缺少BA，因此其红外光谱具备显著的差异；其次，这种非接触式探测能够有效避免样品高度，探针污染所带来的问题；另外，无论是BA缺陷，还是BA对MA的比例已有使用FTIR光谱研究的报道，具备良好的基础。

多层薄膜包装材料无论在结构还是化学方面都是一种复杂的系统。尽管这些材料的厚度只有几百微米，但它们包含许多不同的聚合物层，每一层都具有特定功能。依靠每层特定的化学性质和厚度，可以提供机械强度、控制渗透性或环境保护。多层包装中的任何缺陷或厚度误差都可能产生毁灭性的影响，造成产品损坏并给消费者带来风险。因此，在开发多层包装以及对多层包装进行故障排除时，对每一层进行成像并在微米水平精确测量层的厚度至关重要。Agilent 8700 LDIR 激光红外成像系统是一种先进的化学成像系统，它可以进行化学鉴定并以高空间分辨率实现聚合物层的化学成像。凭借直观的 Agilent Clarity 软件的先进可视化功能，Agilent 8700 LDIR 为包装材料研究提供了一种快速、有效的工作流程。此工作流程提供了质量保证、故障分析或逆向工程中关键问题的答案。

近期，斯坦福大学的NICOLAS H. PINKOWSKI研究团队与IRsweep公司合作成功利用微秒时间分辨超灵敏双光梳红外光谱仪-IRis-F1（Dual-comb spectrometer, DCS）演示了中红外QCL的双梳状光谱仪在高能气相反应中的微秒分辨单次测量的应用。实验中配备了两个频率梳和多套立的验证测量系统，在压力驱动下的高温、高压反应釜中研究了一种剧烈的丙炔氧化化学反应 。具体而言，作者在1225 K，2.8 大气压和2％p-C3H4 / 18％O2的预点火条件下，测量了丙炔与氧气之间1.0 毫秒高温反应的详细动力学光谱。实验所采用的量子联激光的双梳状光谱仪（DCS）是由两个立运行的，非固定频率的频率梳组成，其发射波长带宽为179 cm-1 (1174 cm-1-1233 cm-1), 具有9.86 GHz的自由频谱范围和5 MHz的频梳间距，可实现实测4 μ s的时间分辨率（理论时间分辨率 2 μ s）。同时，作者使用另一套立的带间联激光（ICL）光谱仪对DCS测量的精度做了仔细的对比研究，确认了DCS测量的准确性。研究结果表明，单脉冲DCS可以以4 μ s时间分辨测量速率解析丙炔氧化动力学，DCS数据清楚显示：在反应早期（0-0.6 ms）能观察到宽带丙炔吸收特征峰，而在0.75 ms之后可以观察到水的精细特征光谱。在剧烈的高温高压反应中（1 ms 内约2500K和60倍的温度和压力变化）DCS数据显示了出良好的信噪比，其信号的自然噪声抑制和时间分辨率在高焓测试环境中显示出明显优势。同时，立的辅助激光测量光谱（ICL）结果与DCS系统测量结果具有良好的一致性。此外，DCS能够解析与温度直接相关的量子态信息。并且，随着光谱模型和高温截面数据库的改进，将来DCS系统的测量准确性会进一步提升。 随着中红外双梳光谱技术的出现，为超灵敏双光梳红外光谱仪在高焓反应和非平衡环境的反应动力学研究中提供了广阔的研究机遇。研究者坚信超灵敏双光梳红外光谱仪在高能反应动力学研究中将会有更多应用前景。

近期，新加坡国立大学同步辐射光源线站的科学家们和新加坡刑事调查局刑侦部门共同合作开发出了一种新的红外检测手段，即使用基于新型光热红外（Optical- Photothermal InfraRed，O-PTIR）技术的非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统-mIRage，来分析指纹中含有的痕量易爆炸物微粒。

力显智能现已发布的超高分辨率显微成像系统 iSTORM，成功实现了光学显微镜对衍射极限的突破，使得在20纳米的分辨率尺度上从事生物大分子的单分子定位与计数、亚细胞及大分子复合物结构解析、生物大分子生物动力学等的研究成为现实，从而给生命科学、医学等领域带来重大突破。

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。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。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。

随着低维材料的兴起，样品尺寸往往只有微米量级。实验上已经有多种手段可以实现角分辨偏振拉曼光谱(ARPR)测试，常用的ARPR实验配置是固定入射激光和散射信号的偏振方向，旋转样品。而旋转样品会导致样品点移动，很难实现对微米级样品的原位角分辨拉曼光谱测试。所以重新系统地研究各种ARPR配置的优缺点并且找到对于微米级晶体材料优的实验方法显得十分必要。

实验上已经有多种手段可以实现角分辨偏振拉曼光谱(ARPR)测试，但是不同配置往往会呈现出不同的结果。常用的ARPR实验配置是固定入射激光和散射信号的偏振方向，旋转样品。但是，随着低维材料的兴起，样品尺寸往往只有微米量级，而旋转样品会导致样品点移动，很难实现对微米级样品的原位角分辨拉曼光谱测试。所以重新系统地研究各种ARPR配置的优缺点并且找到对于微米级晶体材料优的实验方法显得十分必要。中国科学院半导体研究所谭平恒研究组系统全面地分析了三种测量ARPR光谱的实验配置，给出了一般形式的拉曼张量在不同配置下拉曼强度的计算方法，并具体地以高定向热解石墨(HOPG)的基平面和边界面为例，研究了这些ARPR配置在二维材料拉曼光谱方面的应用。

?空间分辨发光的单颗粒检测?单颗粒测量?生物扰动和混合的检测?沉积组分的分类，如岩石侵蚀与风成作用?异质样品的空间分析，例如矿物共生

1）常压到中压的操作环境，极大简化了样品制备的方法，无需昂贵的导电靶板（如ITO导电玻璃），极大的节约了成本；2）能够获得 5 μ m的高空间分辨率，全景呈现了分析物在组织中的分布和细微差别，可用于单细胞质谱成像分析；3）激光束和离子流的同轴设计解决了高空间分辨率和低采样量之间的矛盾；4）具有独立开发的用于高分辨质谱成像的数据分析处理软件；5）与Thermo Scientific™ Q Exactive™ 系列质谱仪兼容，实现未知化合物的准确鉴定。

红外一直以来都是一种经典的结构分析的光谱手段，它能够有效反映分子在组分中的分布，并且无需标记。但是由于其制样困难、信噪比差、无法观测溶液中的样品等缺点，使得红外在生物领域上难以满足科研工作者的需要。 mIRage是PSC公司新研发的非接触式、亚微米分辨、高信噪比的新型红外拉曼同步测量系统。它较传统的FTIR显微镜来说分辨率有了显著地提升。其分辨率可达400~500 nm。更难能可贵的是，它特的热膨胀红外测量技术，能够做到真正的环境友好，能够在溶液中直接分析细胞、组织、材料表面的红外光谱。此外，mIRage还可搭配拉曼光谱模块，通过红外光谱与拉曼光谱的共同分析，能够帮助研究人员快速准确地确定样品组成结构信息，突破传统荧光分析的限制。

原料粉末氧化问题是亚微米晶硬质合金生产中一个不可回避的难题，因为氧化料会在硬质合金制备过程中形成粗晶或孔洞，使合金性能降低。本文在亚微米晶WC-Co硬质合金中添加氧化料并在不同温度下烧结，采用SEM观察氧化料在烧结过程中的形貌变化特征。结果表明压坯中的氧化料在烧结后会形成明显的粗晶组织。氢气烧结条件下粗晶组织更加明显。对粗晶组织的形成机理进行探讨，认为粗晶组织的形成是气相反应的结果，中间经过产生脱碳相组织Cox WyCx 和W2 C 的过程。TG-DSC 结果表明，在常压Ar气氛条件下，碳粉还原 Co3O4的反应温度为732 ℃, 碳粉还原WO3 的反应温度为1 050 ℃。

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原料粉末氧化问题是亚微米晶硬质合金生产中一个不可回避的难题，因为氧化料会在硬质合金制备过程中形成粗晶或孔洞，使合金性能降低。本文在亚微米晶WC-Co硬质合金中添加氧化料并在不同温度下烧结，采用SEM观察氧化料在烧结过程中的形貌变化特征。结果表明压坯中的氧化料在烧结后会形成明显的粗晶组织。氢气烧结条件下粗晶组织更加明显。对粗晶组织的形成机理进行探讨，认为粗晶组织的形成是气相反应的结果，中间经过产生脱碳相组织Cox WyCx 和W2 C 的过程。TG-DSC 结果表明，在常压Ar气氛条件下，碳粉还原 Co3O4的反应温度为732 ℃, 碳粉还原WO3 的反应温度为1 050 ℃。

原料粉末氧化问题是亚微米晶硬质合金生产中一个不可回避的难题，因为氧化料会在硬质合金制备过程中形成粗晶或孔洞，使合金性能降低。本文在亚微米晶WC-Co硬质合金中添加氧化料并在不同温度下烧结，采用SEM观察氧化料在烧结过程中的形貌变化特征。结果表明压坯中的氧化料在烧结后会形成明显的粗晶组织。氢气烧结条件下粗晶组织更加明显。对粗晶组织的形成机理进行探讨，认为粗晶组织的形成是气相反应的结果，中间经过产生脱碳相组织Cox WyCx 和W2 C 的过程。TG-DSC 结果表明，在常压Ar气氛条件下，碳粉还原 Co3O4的反应温度为732 ℃, 碳粉还原WO3 的反应温度为1 050 ℃。

塑料污染已成为威胁水生和陆地生态系统的紧迫问题之一。然而，快速检测小型微塑料仍然具有挑战性。在此，我们提出了一种使用高光谱成像快速检测微塑料的方法，其中优化了商业上可用的高光谱成像系统（Pika IR+（Pika NIR-640））。优化包括：（1）将四个灯组件更改为一组对称的聚光近红外灯，这些灯放置在侧面，而不是样品上方工作台；（2） 采用微距摄影技术，在相机和镜头之间安装延长管，将高光谱相机的镜头移动到成像目标（工作距离约3cm）；（3） 通过调整成像系统的帧速率和扫描速度来调整曝光和宽高比。优化后，每个像素的检测分辨率从250μm提高到14.8μm。通过优化的系统，可以快速检测到尺寸低至100μm的微塑料。这一结果有望将新方法应用于微塑料的加速检测，并有助于更好地了解微塑料污染状况。

毛发有时被比作记录用药历史的磁带，但具体的药物摄入机制尚未阐明。毛发内所含药物的可视化是法医学和法医毒理学面临的主要且最为困难的主题之一。此外，为了在微观尺度上可视化隐藏在复杂基质中的微量药物，以高空间分辨率和高灵敏度检测药物是很重要的。如前所述，使用iMLayer和iMScope进行的高空间分辨率MS成像可以轻松且清晰地观察药物在毛发样品的纵截面和横截面中的定位。该方法不仅可以应用于法医学领域毛发中的药物分析和兴奋剂检测等，还有助于保持并改善头发发质以及用于健康程度分析，例如各种护发产品的开发和评估。

PIV技术是测量研究高温喷射流体的有效方法。PIV技术需要示踪粒子。许多常规生成粒子的方法对高温喷射流体并不适用。本文介绍了制备和播撒均匀的亚微米粒子技术途径。

采用Ekspla 独有的PGX11系列窄线宽皮秒光学参量发生器中的PG711/DFG-SH型波长可调谐皮秒脉冲激光，泵浦掺氟光纤，产生中红外，覆盖2-5微米光谱波段，超宽，超连续谱。