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中紅外指紋區(qū)成像儀

什么是指紋區(qū)域

目前可用的電磁源、光譜色散器件和探測(cè)器使在電磁波譜可見(jiàn)到近紅外部分的低成本便攜式光譜儀設(shè)備的開(kāi)發(fā)成為可能。盡管已經(jīng)報(bào)道了一些應(yīng)用，但在電磁波譜區(qū)域內(nèi)的有機(jī)成分識(shí)別是非常具有挑戰(zhàn)性的，因?yàn)樗鼘?duì)應(yīng)于分子伸縮振動(dòng)能級(jí)的泛音帶。因此，該地區(qū)有機(jī)化合物的光譜特征往往不清楚，很難準(zhǔn)確區(qū)分復(fù)雜混合物的各個(gè)成分。準(zhǔn)確識(shí)別樣品成分的理想方法是通過(guò)光譜中所謂的“指紋”區(qū)域的光譜，即基本分子能量帶所在的區(qū)域。

指紋區(qū)域位于大約7m 和20m（500cm -1 至1450cm -1）之間，稱(chēng)為中遠(yuǎn)紅外（MIR），可用于區(qū)別不同化合物結(jié)構(gòu)上的微小差異。猶如人的指紋，故稱(chēng)為指紋區(qū)。指紋區(qū)的紅外吸收光譜很復(fù)雜，能反映分子結(jié)構(gòu)的細(xì)微變化。這個(gè)區(qū)域的振動(dòng)類(lèi)型復(fù)雜而且重疊，特征性差，但對(duì)分子結(jié)構(gòu)的變化高度敏感，只要分子結(jié)構(gòu)上有微小的變化，都會(huì)引起這部分光譜的明顯改變。

圖通過(guò)顯示在指紋區(qū)域典型有機(jī)化合物的吸收特征，而圖中左側(cè)所示的近紅外諧波區(qū)域則沒(méi)有這種特征。

紅外光譜指紋區(qū)的特點(diǎn)：

l 多峰性

l 峰特征性

l 峰移動(dòng)性

l 精細(xì)性

紅外指紋成像光譜儀

INO 在MEMS 開(kāi)發(fā)方面的背景使其在開(kāi)發(fā)在紅外指紋光譜區(qū)域的微型成像光譜儀器方面處于優(yōu)勢(shì)地位。這主要?dú)w功于INO 作為微測(cè)輻射熱計(jì)傳感器發(fā)展的****者的地位。與傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR）中使用的制冷紅外成像陣列相比，微測(cè)輻射熱計(jì)傳感器非制冷，體積小， 價(jià)格便宜，是小型化，低成本紅外光譜成像系統(tǒng)的理想選擇。此外，INO 開(kāi)發(fā)了一種在微測(cè)輻射熱計(jì)陣列像素上沉積金黑寬帶吸收體的工藝。

與標(biāo)準(zhǔn)測(cè)輻射熱計(jì)吸光度相比，金黑吸收器將測(cè)輻射熱計(jì)的吸光度提高了兩倍，因此靈敏度提高了2 倍。金 - 黑吸收體還允許****的大波長(zhǎng)吸收范圍：從電磁波譜的可見(jiàn)光到太赫茲區(qū)域。

由于幾種微機(jī)電“MEMS”技術(shù)的融合，光譜學(xué)世界正在經(jīng)歷變化。 MEMS 微測(cè)輻射熱計(jì)陣列與MEMS 掃描法布里 - 珀羅干涉儀和小型化成像透鏡的集成使得能夠創(chuàng)建小型，低成本的高光譜成像儀器，可以在電磁頻譜的紅外“指紋”區(qū)域工作。到目前為止，這主要是大型，昂貴的基于傅立葉變換干涉儀（FTIR）的儀器領(lǐng)域。這些儀器通常僅限于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，由經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的專(zhuān)家操作。小型、低成本的成像光譜儀的出現(xiàn)將極大地減少這些設(shè)備進(jìn)入的障礙，使得這些技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室外得到更廣泛的應(yīng)用。隨后，在農(nóng)業(yè)和食品質(zhì)量，先進(jìn)制造業(yè)，生物醫(yī)學(xué)，國(guó)防和安全等領(lǐng)域設(shè)想開(kāi)發(fā)一系列新應(yīng)用。