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器使在電磁波譜可見到近紅外部分的低成本便攜式光譜儀設(shè)備的開發(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)成分識別是非常具有挑戰(zhàn)性的，因?yàn)樗鼘?yīng)于分子伸縮振動能級的泛音帶。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)雜混合物的各個成分。準(zhǔn)確識別樣品成分的理想方法是通過光譜中所謂的“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。這個區(qū)域的振動類型復(fù)雜而且重疊，特征性差，但對分子結(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，都會引起這部分光譜的明顯改變。

圖通過顯示在指紋區(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 峰移動性

l 精細(xì)性

紅外指紋成像光譜儀

INO 在MEMS 開發(fā)方面的背景使其在開發(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)勢地位。這主要?dú)w功于INO 作為微測輻射熱計(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，微測輻射熱計(jì)傳感器非制冷，體積小， 價格便宜，是小型化，低成本紅外光譜成像系統(tǒng)的理想選擇。此外，INO 開發(fā)了一種在微測輻射熱計(jì)陣列像素上沉積金黑寬帶吸收體的工藝。

與標(biāo)準(zhǔn)測輻射熱計(jì)吸光度相比，金黑吸收器將測輻射熱計(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****的大波長吸收范圍：從電磁波譜的可見光到太赫茲區(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)過培訓(xùn)的專家操作。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)，國防和安全等領(lǐng)域設(shè)想開發(fā)一系列新應(yīng)用。