使用FT-IR光谱法对材料进行成像和识别亚博网站下载

红外光谱允许研究局部分辨率很高的大型样品区域。一个新的检测系统同时检查图像上的所有点，确保平均测量时间仅为几分钟。此外，由于每个图像点都获得了完整的IR谱，因此信息内容非常高。IR成像已成为分析生物医学应用中组织和单细胞的标准程序，并研究化学应用中的聚合物混合物。红外或热辐射落在可见光谱的较长波长端。

与测量电子跃迁的UV/VIS光谱相反，红外（IR）光谱决定了分子作为吸收现象的振动和旋转。有机分子的功能组显示出特征性的振动，可以直接与特定的吸收带相关。该方法的高信息含量及其对大量应用的适用性是IR光谱成功的原因。

该方法的原理

IR光谱已与传统显微镜一起使用了四分之一多世纪。从可见图像中，可以找到受审查的物体的有趣区域，并通过光谱研究（生物 - ）化学成分。该方法不需要其他制剂，例如样品的染色或化学修饰。仅需要将层厚度调节到IR辐射渗透深度。到目前为止，为了增强局部分辨率，利用野外停止将红外光束的“视野”限制在样品中有趣的区域。

为了确定具有高空间分辨率的大型样品区域，使用电动样品支撑一步一步地移动样品，而不同区域的光谱则接一个地移动。这种传统的程序通常被称为“映射”，非常耗时。例如，评估0.5 x 0.5 mm²分辨率15μm的样品面积约为10小时。

这极大地限制了常规IR成像的使用。特别是对于组织或细胞等生物样品，实际上很难确保样品的条件（例如温度，水合程度等）在整个确定期间保持恒定。为了解决此问题，多元素检测器用于新的IR成像技术。这些探测器的表面由检测器元件的平方网格组成。这可以同时测量大型表面积，而不是逐步映射。使用这种新的检测系统，由于不再需要场停止，还可以将空间分辨率提高到衍射极限。该技术可以同时表征340 x340μm的面积²分辨率为2.7μm。根据常规的IR显微镜，传播，反射和衰减总反射（ATR）是可用的测量模式。

图1。人类皮肤组织样品的IR成像。中间面板：横截面（250 x250μm²;15μm），使用布鲁克·霍尔翁（Bruker Hyperion）测量（8厘米^-1分辨率，15倍，传输）。上面板：CH拉伸振动范围内的集成信号强度（3000 - 2800厘米^-1）=脂质分布。下面板：酰胺范围内的集成信号强度（1720 - 1480 cm^-1）=蛋白质分布。

申请

对于每个测量大约需要两分钟的测量，每个图像像素都可以获得完整的IR吸收光谱（数量=检测器元素的数量）。根据指定的光谱分辨率，与VIS和荧光显微镜相比，每个图像点仅导致一个数据点，每个图像像素的300至600个数据点可用。然后选择性处理获得的数据，以便可以以二维图像和三维图像的形式显示信息。

例如，在样品表面（化学映射）上绘制了某些IR频率的信号强度，可以清楚地分配给官能团。红外成像已经建立为动物和蔬菜组织的研究技术。例如，图1显示了人类皮肤样品的成像。对于选定的区域（250 x250μm²），中间显示了横截面（15μm）的可见图像。上图是在C-H拉伸振动范围内确定的强度的假色图像（3000 - 2800厘米^-1），其中脂质的分布是可识别的。

为了说明组织内的蛋白质分布，酰胺范围内用于检测蛋白质的信号强度（1720 - 1480 cm^-1）在样品上显示（图1，下图）。可以以非破坏性方式研究组织的生化组成。因此，该方法具有巨大的潜力，尤其是诊断癌症的潜力。然而，通常，各种官能团的吸收带叠加阻碍了光谱特性与样品的生化组成的相关性。在这种情况下，现代多元技术可用于减少数据。

为了说明这一点，图2显示了微观的分析。这种聚苯乙烯珠用于固相合成的组合化学。尽管这些珠在表面上进行了特异性化学修饰，但视觉图像没有差异。珠子是从合成反应的4个连续步骤中获取的。图2B中许多代表性图像点的光谱表明，各种修饰的珠之间的光谱差异很小。因此，主要组件分析作为多元数据处理工具进行评估。该方法使各种因变量可以转换为少数自变量或主组件。

图2c以错误的颜色显示了原始光谱与三个主要组件的相似性。他们提供相关的光谱信息，从而使珠子区分。如果将三个图像合并为红绿色蓝色（RGB）图像，则可以看到不同的珠子具有自己的特定颜色，并且化学差异变得明显。

图2。聚苯乙烯珠的IR图像（8厘米^-1分辨率，15倍，传输）。2a：珠子在可见图像中看起来非常相似。2B：许多检测器像素的代表性红外光谱。2C：原始光谱与三个相关主要组件的相似性；2D：RGB图像由三个相关的主要组件组成。

此信息已从布鲁克光学（Bruker Optics）提供的材料中采购，审查和调整。亚博网站下载

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