LUMOS II

傅立叶红外成像与显微镜

什么是FT-IR成像?

化学成像通常是一种非常有效的工具,可以根据样品的光谱特性进行非常详细的、空间分辨的化学分析。然后,样品的光谱特性就会以所谓的化学图像的形式呈现出来。

化学图像的每个像素由整个 FT-IR 光谱组成。通过对该光谱数据的解释,可以渲染伪彩色图像以强调和表征样品的属性,如化学结构或组成。

有几种方法可以创建所述图像。单点和线阵列测量可以生成化学图像,但焦平面阵列 (Focal Plane Array) (FPA) 技术 在光谱亮度和性能方面更胜一筹。

FTIR Imaging LUMOS II

什么使 FPA 成像更胜一筹?

基本上,您可以在测量点之间进行小距离的连续单点测量。这样可以创建样品的化学图,并且这在许多用例中就足够了。但是,使用此方法分析较大的样品区域需要花费大量时间。幸运的是,全自动 LUMOS II最大限度地减少了所需的工作量。

与 FPA 和单元测量相比,线阵列检测器更倾向于是一种混合解决方案。在这种类型的测量中,单元检测器是连续排列的(例如 1 x 8)并同时报告光谱谱线(线性扫描)。这些光谱谱线在记录后被“拼接”到一起,从而逐渐获得化学图像。另一方面,FPA 检测器在每次测量时都会生成真实的化学图像。之后,可以将这些 FPA 图像合并,以便使非常大的样品区域成像。

FPA Imaging LUMOS II

虽然线阵列可能比单点测量生成结果更快,但在光谱质量和数据处理方面折衷较多。此外,这种情况下的 ATR 成像并不可靠,只有在理想化配件下才可行。这意味着在这些情况下,化学和视觉图像永远无法正确对齐。

这通常会导致关键样品信息的丢失。更糟糕的是,根据其性质和结构,一些样品甚至不适合于上述扫描方法。

焦平面阵列检测器基本上没有上述限制。它通过单次测量(通过 LUMOS II生成 1024 个光谱,通过 HYPERION生成 4096/16384 个光谱)记录大量数据来生成化学图像。无论样品结构如何,速度如何惊人,数据都与视觉图像都完美对齐。

 

 

视频片段中的实时FPA成像是在1 x 1 mm的生物组织样本上进行的。测量速度> 900光谱/秒。

FPA成像的优点:

 

 

  • 超高的成像性能:在每种测量模式下以非凡的空间分辨率同时采集1024个光谱。
  • 与单点或线阵列测量相比,出类拔萃的分辨率。
  • 凭借FPA成像和高自动化测量系统,可以分析非常大的样品区域。
  • FPA成像可在极短的时间内生成超高清的化学图像。
  • 可与另两种检测器共存,测量时可任意选择。保持了分析方法的多样性。

 

 

需要深入了解 FT-IR 光谱和成像技术,才能提供最佳的分析设备。简单的软件、智能硬件和巧妙的自动化使您在 FT-IR 化学成像方面具有优势。

结论:

FPA 技术在速度和空间分辨率方面理所当然优于线阵列和单点测量,这不足为奇。适用性是无限的,所获得的光谱数据始终具有最高品质,并且测量时间在技术上尽可能短。

1. 什么是化学成像?

化学成像是一种在 2D 或 3D 图像中对样品的化学特性进行空间分辨的方法。利用此技术,可以获得关于所检测样品的材料特性、结构和来源的信息。

 

2. 什么是 FTIR 成像?

FTIR 成像是一种用于创建上述空间分辨化学图像的方法。这些图像的每个像素点都由一个完整的红外光谱组成。通过解析每个光谱,可以检测和评估感兴趣的样品区。

 

3. 如何创建 FTIR 图像?

一般采用序列单点或线阵测量,或通过焦平面阵列 (FPA) 探测器直接采集 2D 图像。FPA 探测器提供卓越的解决方案,但高度自动化的单点测量方案更加经济实惠。

 

4. FPA 探测器的工作原理是什么?

FPA 探测器的工作原理类似于数码相机。不过,照亮特定像素阵列的是红外光,而非可见光,每个探测器像素记录一个独立的空间分辨红外光谱。

 

5. FPA 探测器是否需要光圈?

不需要,FPA 探测器无需任何光圈。探测器的每个像素都起着光圈的作用,从而直接记录空间红外信息。与其他检测技术相比,这种探测器的测量速度更快、分辨率更高。

 

6. 可以调整 FPA 的空间分辨率吗?

FPA 探测器的空间分辨率取决于各个探测器的像素的大小。不过,相邻的像素可以组合成一个“较大的像素”,从而降低空间分辨率,提升光谱质量。

 

7. 有没有不同的 FPA 尺寸?

FPA 探测器提供不同的阵列尺寸。应根据光学系统(显微镜)选择尺寸。例如,LUMOS Ii 针对 32x32 像素阵列而优化,HYPERION 3000 针对 64x64 或 128x128 像素阵列而设计。若使用后者,可以在一次扫描中记录超过 16,000 个空间分辨光谱。

 

8. FPA 越大越好吗?

并非如此,因为 FPA 探测器的尺寸完全取决于显微镜所提供的最佳照明。探测器阵列的均匀照明对于确保探测器中心和边缘具有一致的高光谱灵敏度至关重要。

 

9. 较大的 FPA 在何种情况下具备明显优势?

FPA 探测器的面积越大,同时记录的光谱越多。因为空间分辨率与阵列大小无关,即在单次测量中,128x128 FPA 探测器的覆盖区域是 32x32 探测器阵列的 16 倍。

 

10. FPA 是否可以与任何测量技术组合使用?

是的,可以组合使用。FPA 探测器可提供透射、反射和衰减全反射 (ATR) 等优势。特别是与 ATR 技术组合使用时,这类探测器可以获得超高的空间分辨率。

 

11. 在 ATR 中,为何 FPA 测量的分辨率会有所提升?

高折射率固态透镜(锗 ATR 晶体)和“无光圈”FPA 探测器组合使用,空间分辨率比透射测量法增强 4 倍。这种效果也被称为“浸没透镜”。

 

12. FPA 测量适用于所有样品吗?

由于 FPA 测量可以与所有测量技术相组合,原则上所有类型的样品都可以采用这种方法进行分析。由于动力学特性,气体、液体和其他挥发性物质无法在显微镜下进行分析。

 

13. FPA 有哪些典型应用?

FPA 通常在各个行业和研究领域都有应用。例如,用于分析微塑料、颗粒和污染物、生物组织等复杂化学结构表征,以及医药产品、多层压板和漆料等等。总之,这种探测器技术适用于超高空间分辨率和大样本区分析,它在此类分析中是不可或缺的。