FT-IR成像指南

生成FTIR图像的最简单方法是在样品上用定义的距离进行单次红外测量。通过将红外线与空间数据相结合，甚至可以解决涂层均匀性等基本问题。这叫做单点映射。

然而，为了更有效地生成化学FT-IR图像，需要特殊的红外探测器。基本上有两种方法:线阵列或焦平面阵列探测器。

虽然线阵列探测器是一种相当便宜的混合解决方案，但FPA探测器是最新的技术。他们每次拍摄都是像素格式的高分辨率图像，比如64 x 64像素。因此，这样一张一次性拍摄的图像将包含4000多个红外光谱!

这使得红外显微镜的空间分辨率达到了红外光的物理衍射极限!

为线阵列测量时，单元件探测器依次排列
(例如1 × 8)并同时报告一条光谱线(线性扫描)。这些谱线在记录后被“缝合”以获得化学图像。尽管线阵可能比单点测量提供更快的结果，但在光谱质量和数据处理方面存在重大的权衡。此外，ATR成像在最好的情况下是不可靠的，只有不切实际的配件才可行。

平安险探测器，另一方面是由二维阵列红外探测器组成
(例如32x32、64x64、128x128等)。通过这种方法，他们一次性收集样本的真实化学图像，而不需要缝合。最终，焦平面阵列探测器没有上述的限制。数据记录与视觉图像完美对齐，无论样品结构和优越的速度。

下图展示了单元、线阵、焦平面阵列探测器的工作原理。如你所见，单元素和线阵列方法是一步一步收集成像数据的连续方法。

1.什么是化学成像?

化学成像是一种在二维或三维图像中对样品的化学性质进行空间分辨的方法。利用这项技术，有可能获得有关材料特性、结构和检测样品来源的信息。

2.什么是FT-IR成像?

FT-IR成像是一种创造空间分辨化学图像的方法。这些图像的每个像素组成了一个完整的红外光谱。通过解释单个光谱，可以检测和评价有趣的样品区域。

3.如何创建FT-IR图像?

常用的方法是顺序单点或线阵测量，以及通过焦平面阵列(FPA)探测器直接获取二维图像。虽然FPA探测器提供了优越的解决方案，但高度自动化的单点测量是一种经济的选择。

4.FPA探测器是如何工作的?

FPA探测器的原理类似于数码相机的原理。然而，不是可见光，一个确定的像素阵列被红外光照亮，每个探测器像素记录一个独立的，空间分辨的红外光谱。

5.FPA探测器需要孔径吗?

不，FPA探测器不需要任何光圈。探测器的每个像素作为一个孔径，从而直接记录空间上的红外信息。与其他探测器技术相比，这使得测量速度更快，分辨率更高。

6.有可能调整FPA的空间分辨率吗?

FPA探测器的空间分辨率取决于单个探测器像素的大小。然而，相邻的像元可以组合成一个“更大的像元”，从而降低空间分辨率，也提高了光谱质量。

7.有不同的FPA尺寸吗?

FPA探测器有不同的阵列尺寸。尺寸要根据光学系统(显微镜)来选择。例如，LUMOS II为32x32像素阵列进行了优化，而HYPERION 3000为64x64或128x128像素阵列设计。使用后者，可以在一次扫描中记录到令人印象深刻的超过16000个空间分辨光谱。

8.平安险越大越好吗?

不，因为FPA探测器的大小完全取决于显微镜提供的最佳照明。探测器阵列的均匀照明对于确保探测器中心和边缘的高光谱灵敏度是非常重要的。

9.什么时候较大的平安险有好处?

FPA探测器面积越大，同时记录的光谱就越多。由于空间分辨率与阵列大小无关，这意味着在一次测量中，128x128 FPA探测器所覆盖的面积是32x32探测器阵列的16倍。

10.FPA可以与任何测量技术相结合吗?

是的,他们可以。FPA探测器在透射、反射和衰减全反射(ATR)方面具有优势。特别是当与ATR技术一起使用时，这种类型的探测器实现了异常高的空间分辨率。

11.为什么在ATR中FPA测量的分辨率提高了?

高折射固态透镜(锗ATR晶体)和“无孔径”FPA探测器的组合，使空间分辨率比传输测量提高了4倍。这种效果也称为浸没透镜。

12.FPA测量是否适用于所有样品?

由于FPA测量可以与所有的测量技术相结合，原则上所有类型的样品都可以用这种方法进行分析。由于气体、液体和其他挥发性物质的动力学性质，它们不能在显微镜下进行分析。

13.平安险的典型应用有哪些?

典型的应用可以在工业和研究的所有领域找到。首先分析微塑料、颗粒和污染物，然后表征复杂的化学结构，如生物组织、制药产品，直至多层层压板和漆器。简而言之，这种检测器技术用于空间分辨率非常高且需要对大样本区域进行分析的地方。