红外线显微镜是如何工作的&我们如何节省您的时间和金钱

FTIR光谱是一种成熟的技术，通过分析材料的红外吸收和发射特性来分析物质的组成。FTIR的傅里叶变换是指一种特定的数学原理，它将原始数据转换成相应的光谱。

当与FTIR显微镜结合时，研究人员可以在光谱仪分析它时可视化样本。

FTIR光谱仪用于光谱分析，而检测器将用于将样品映像。当发生此成像时，它定义特定的样本区域或区域，作为像素。光谱仪分析每个像素的红外光谱。

此外，显微镜允许分析比单独的FTIR光谱更小的样品。尽管如此，样本量可以从一个FTIR显微镜到另一个FTIR显微镜。其他特征差异包括全自动分析/可视化以及在分析发生时捕获和存储样本的图像或视频的能力。

FTIR成像是材料科学、失效分析、颗粒分析和化学分析等研究领域的理想选择。

这种测量方法简单，不需要样品准备。但是，它有其局限性，如反射测量，对某些类型的样品有一定的限制。Shimadzu说，其中一个样品是附着在高反射性金属基板上的异物。

反射技术是使用卡塞格兰物镜，这不同于传统显微镜的物镜透镜。卡塞格伦物镜使用一个主镜和副镜将红外光束以特定的程度发送到样品上。

虽然设计简单，但反射测量并不适合深色样品。红外反射材料最适合这个目标和技术。

与反射样品技术一样，减弱总反射率（ATR）很简单，不需要大量的样品制备。它使用专用晶体材料来获得样品的化学信息。

更具体地说，它是用来测量内部反射红外光束与样品接触时的变化。光束被定向到一个具有一定角度的高折射率的光学致密晶体上，这就产生了一种倏逝波，该波从晶体表面延伸到与晶体接触的样品中。

在样品吸收能量的红外光谱区域，倏逝波变得衰减。这个衰减的光束然后返回到晶体并从另一端离开，直接进入红外光谱仪的探测器。探测器记录衰减的红外光束作为干涉图信号，用于产生红外光谱。

传输测量被广泛地认为是分析固体，液体和气体的最传统方法。该分析提供了高灵敏度和红外采样技术的检测。执行FTIR分析时，研究必须将样品放入光谱仪的红外光束中。

用两个卡塞格伦物镜测量透射率:一个聚焦透镜和一个聚光透镜。聚焦物镜的工作原理与反射物镜相同。光通过聚焦点的样品，然后到达聚光器，聚光器将光束准直进入探测器。

样品必须很薄(推荐的尺寸小于50微米)，必须准备成颗粒、毛毡或薄膜。采用这种采样技术，可获得多种样品的优良光谱。这包括各种聚合物，如可溶性聚合物、薄膜聚合物、非碳填充深色聚合物薄膜、不规则形状聚合物和规则形状聚合物。这也包括颗粒状或薄纱状的有机粉末和热塑性粉末。

有多种方法可以生成红外图像。最简单的方法是在一个样本上用定义的距离执行单个测量，称为单点映射。

也就是说，更有效地生成红外图像需要专门的探测器，可以可视化整个红外光谱。焦平面阵列(FPA)是红外显微镜中最常用的探测器之一。这种图像传感器在显微镜的焦平面上采用各种感光像素。

该探测器的工作原理是，采集特定波长的照片，然后产生与检测到的光子数量成比例的电荷。然后分析这个电荷，并用它来构造图像。这种特殊类型的探测器可以同时收集16000个像素，这允许红外成像。

红外显微镜对科学家来说是一种强大的成像工具，而且在未来还将继续如此。然而，分析收集到的数据可能需要一整天的时间。这使得红外显微镜在临床上的应用受到限制。然而，Ruhr-Universität Bochum (RUB)的一组研究人员简化了这个测量步骤，并将分析时间从一天减少到几分钟。

他们通过使用量子级联激光器(QCLs)实现了这一目标。与传统的红外显微镜不同，基于qcl的红外显微镜只能使用一个频率，减少了测量和分析阶段。这些基于qcl的红外光谱可用于肿瘤组织的无标记分类。

在110个组织样品的研究中，与组织病理学相比，该方法具有96％的灵敏度和100％的特异性，癌症诊断的金标准。快速癌症诊断对癌症治疗至关重要。早期的医生可以诊断它，患者的机会较好将有积极的治疗选择。