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FTIR Mapping与Imaging之差异解析

作者：本站发布时间：2024-03-04

在这篇博文中，我们将介绍一下FTIR显微技术中的mapping与imaging化学成像技术之间的差异。为此，我们将N2冷却的碲镉汞（LN₂-MCT）检测器与焦平面阵列（FPA）检测器进行了比较。LN₂-MCT探测器是最灵敏的单点检测器。FPA则是一种真正的成像检测器。

FTIR Mapping vs. Imaging

两者的不同

在FT-IR mapping中，使用单点检测器、光阑和高精度工作台可实现低至5μm的空间分辨率。选择多个测量点以一定距离间隔排列成网格状，匹配合适大小的光阑。然后，显微镜逐个点的实现样品扫描。这个过程比较耗时，可能需要数小时甚至数天才能完成，具体时间取决于样品的状况和感兴趣的区域大小。

在FT-IR imaging中，需要使用FPA检测器，按32×32、64×64或者更多相元排列成一个矩形，其作用类似于数码相机中的像素，检测器每个相元的尺寸大小可以用来替代实物光阑。FPA检测器中32×32或者64×64个相元可以同时工作用以收集红外光信号。

这样，便会有更多的红外光到达检测器，从而改善信噪比。这种32×32（1024）个相元的瞬时成像方法，仅需通过一次时长2秒的扫描，即可获得与使用5μm光阑逐点扫描1024个点相同的信息。因此，以最短检测时间达到最大空间分辨率是可行的。

几种不同红外成像技术的原理。焦平面检测器中图）仅需一次检测即可捕获视觉图像（左图）中显示的整个区域。MCT检测器（右图）需要进行逐点慢速扫描。

FTIR化学成像性能

我们使用高灵敏的单点检测器LN₂-MCT和32×32 FPA检测器对大麦粒切片进行了比较分析。布鲁克LUMOS II FTIR显微镜被用来进行这项检测。对于FT-IR mapping，我们将单点检测器上的光阑设置为5微米（等同于FPA单个相元的大小），这样可以获得相同空间分辨率的比较结果。

我们选择了约1 mm²的样品面积。对于其他所有检测参数（例如，扫描次数），我们在这两种检测方法中设置的数值完全相同。共采集FT-IR光谱36846张。FPA检测器约在1分钟内完成检测，而LN₂-MCT检测器花费了两小时。更重要的是，检测速度的显著提升并未对光谱数据的质量产生负面影响。相反，从下图清晰可见，FPA imaging方法获得的FTIR光谱的质量远胜过 LN₂-MCT mapping方法获得的光谱。前者优秀的信噪比可快速通过检索参考库进行组分识别，对应生成的化学图像也明显更为丰富。

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大麦粒试验样品。FPA imaging（上图）与 LN₂-MCT mapping（下图）数据的比较，FT-IR光谱共计36864，空间分辨率为5µm。

LUMOS II——多功能FTIR设备

如果您有意向采用FPA imaging成像方法，我们强烈推荐布鲁克LUMOS II。它是一款独立式FTIR显微镜，擅长失效分析、材料研究和颗粒分析。LUMOS II结构紧凑、精度高，采用FPA面阵列技术，可实现超快化学成像。该显微镜最多可配备三个探测器：2个单元素检测器（例如，TE-MCT + LN₂-MCT）和1个FPA检测器。

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