關于紅外 （IR） 顯微鏡

紅外或FT-IR顯微鏡是傳統光學顯微鏡和獨特的FT-IR光譜化學鑒定的結合。

單獨來看，這兩種技術已經相當強大，但它們結合起來提供了對最小物質的化學檢測的可能性，將光譜特征與空間分辨率相結合。

盡管如此，仍存在一些技術障礙，因為通常光學顯微鏡使用玻璃透鏡，玻璃鏡頭是不允許紅外光自由通過的，而這是需要通過紅外光譜分析樣品的。
因此，必須使用紅外透明材料或克萊氏的特殊透鏡。

關于FT-IR顯微鏡中的采樣
μ-FT-IR應用的典型例子包括顆粒和最小的產品損傷、金屬表面涂層、單晶研究等。

一般來說，紅外顯微鏡可以使用與宏觀樣品相同的方法，即透射、反射和ATR。

然而，對于透射或透射測量，樣品必須非常薄（<15μm）或可作為KBr顆粒使用，這在樣品制備過程中是一個相當大的挑戰。

與光譜學一樣，ATR在顯微鏡方面具有決定性的優勢，使這種無損分析方法成為標準。

關于顯微鏡中的 ATR
ATR 代表衰減的總反射率，通過在樣品上壓一個尖端非常細的晶體來實現。紅外光穿過晶體，與晶體下面的樣品相互作用，產生紅外光譜。

需要指出的是，ATR 產生高質量幾乎任何樣品類型都可以獲得FT-IR數據，無需事先準備。此外，在空間分辨率方面，它也會為您提供優勢。

鍺晶體作為一個固體浸沒透鏡，與透射和反射測量相比，空間分辨率提高了4倍。這樣，你就可以輕松地分析小到幾微米的樣品。

• 關于 FT-IR 顯微鏡中的探測器

不同紅外數據的比較分析。TE-MCT 和 LN-MCT 在 30 μm 孔徑和 1 分鐘測量時間下顯示幾乎相同的信噪比。

上面我們描述了如何將μ-IR用作數碼相機拍照的基礎只是。這是簡單應用或研究的常見方法。可以想象，某些粒子越小，就越難獲得漂亮的紅外光譜。

這正是為什么高靈敏度探測器用于此類應用的原因。在你們中，有所謂的單點像素和成像探測器。當本頁討論顯微鏡時，我們將重點介紹單元素探測器，因此：DLaTGS、TE-MCT 和 LN-MCT。

• 您想要更多有關 FT-IR 光譜的基本信息嗎？

現代FT-IR顯微鏡可以在同一儀器中安裝多達三個探測器。

氘化鑭-α-丙氨酸摻雜硫酸三甘氨酸（DLaTGS）探測器具有已知的最有效的熱釋電效應，是一種不需要外部冷卻就能產生高質量光譜的多功能探測器。然而，一旦孔徑（和樣品）變得越來越小，到達探測器的光越來越少，光譜的質量就會迅速降低。

在 50 μm 以下，最好選擇冷卻的碲化汞（MCT） 探測器，使用熱電冷卻的MCT已經成為標準解決方案，因為它是連續冷卻的，不需要維護。 

但是，對于尺寸低于 10 μm 的最小樣品，液氮冷卻 MCT （LN-MCT） 是最好的選擇，但當然需要一些時間來冷卻和/或在長時間使用期間需要補充液氮。仍然缺少的是做 FT-IR 顯微鏡的最后但最強大的方法：

• 關于 FT-IR 成像

如果你想在空間分辨率方面進行非常詳細的化學分析，那么唯一的選擇就是焦平面陣列（FPA）探測器。與使用線陣列探測器的廉價解決方案相比，FPA的特點是，你在幾秒鐘內通過一次測量（與數碼相機沒什么兩樣）即可創建選定視場的紅外圖像。

在這些所謂的化學或FT-IR圖像中，每個像素都擁有完整的紅外光譜。通過解釋FT-IR數據，可以精確評估樣本的性質！使用 FPA 探測器的優點是分辨率極高（尤其是 ATR 測量）。與線陣列實驗相比，它們更快、更精確、更激光校準。

• FT-IR顯微鏡的應用

無論我們談論的是微塑料還是技術清潔。紅外顯微鏡是檢測最小顆粒的首選方法，不僅可以通過視覺，而且可以通過隨后的化學鑒定。

基本上有兩種方法。第一個也是最簡單的一個，是采取您的樣品（例如，顯示污染的表面），并直接μ-ATR分析。這種干凈和快速的方法甚至可以對嵌入在復雜基質中的顆粒起作用，比如河流沉積物中的塑料。這主要應用于故障和根本原因分析。

在研究水或空氣樣品時，最好使用特殊過濾材料，這些材料將讓紅外光自由通過，因為標準材料（如硝化纖維素）將吸收大部分紅外光束。然后通過透射紅外光譜分析這些濾波器。這特別用于粒子分析。

FT-IR顯微鏡在傳統用例中的應用：故障分析。

使用FT-IR顯微鏡分析聚合物多層層壓板。

使用 FPA 探測器進行組織成像。

• 有關 FT-IR 顯微鏡的常見問題

1. 什么是FT-IR顯微鏡？

它是 FT-IR 測量在顯微樣品中的應用。因此，它結合了傳統的顯微鏡和化學分析到一個工具。它非常適合用于故障分析和材料科學。

2. 為什么 FT-IR 顯微鏡需要孔徑？

由于紅外顯微鏡使用非常敏感的探測器，因此避免紅外探測器飽和非常重要。此外，Apertures 允許將測量點與樣品大小保持一起，以獲得更好的光譜。想象一下，PET 矩陣中嵌入了 10 μm 聚乙烯片。在這種情況下，如果您使用 30 μm 的孔徑而不是擬合的 10 μm 孔徑，則生成的頻譜將包含比 PE 污染更多的 PET 矩陣貢獻。

3. FT-IR 顯微鏡可以分析的最小對象是什么？

這取決于使用的顯微鏡、探測器和測量技術。但是，配備FPA探測器并使用 ATR 顯微鏡HYPERION可以分析紅外光衍射極限的物體，從而≤1 μm。

4. 為什么鍺-ATR晶體會提高分辨率？

與許多其他 ATR 材料相比，鍺具有非常高的折射率。由于它與樣品直接接觸，這意味著它充當固體浸入式鏡頭。與標準透射測量相比，這將空間分辨率提高4倍（折射率）。

5. 什么是FT-IR成像？

FT-IR 成像是創建空間分辨化學圖像的一種方式。這些圖像的每個像素都由一個完整的紅外光譜組成。通過解釋單個光譜，可以檢測和評估感興趣的樣本區域。