显微镜分光光度计：微尺度样品精准UV-Vis-NIR光谱分析利器

联用仪器融合两种不同技术能力形成具新能力分析技术。显微镜分光光度计即此类联用仪器：结合光学显微镜放大能力与UV-Vis-NIR分光光度计分析能力。可测深紫外至近红外区微米级样品区分子光谱。可配置多种光谱类型，测微米级样品吸收率、反射率、发射光谱(荧光、光致发光)。加专用算法还可测薄膜厚度或作微观样品比色计。

选择显微镜分光光度计的理由

最明显：亚微米样品区获取光谱。仅需极少固/液态样品。许多样品极少或无需制备。光谱比色比人眼视觉系统更准：光谱范围更宽、可校正光照变化、可测各波长带光强度。

微分光技术出现前，分析多类微观样品仅能用微化学测试再视觉检查。不幸这些方法倾向破坏性、需大量样品、受人眼视觉系统不准确性困扰。显微镜分光光度计避免这些问题，能“看”见人眼视觉范围外、检测否则不明显变化。

显微镜分光光度计设计架构

仪器集成光学显微镜与UV-Vis-NIR分光光度计(图1)。显微镜放大小物体像供研究。分光光度计测紫外可见近红外区各波长光强度。适配显微镜分光光度计可亚微米采样区获取吸收率反射率发射光谱。

为覆盖宽光谱范围保图像光谱质量，定制显微镜集成分光光度计。标准光学显微镜因光学材料光源限制光谱范围仅覆盖部分可见区。现代显微镜分光光度计用深紫外至近红外优化光学设计光源定制显微镜。分光光度计本身也须为微分光设计：高灵敏度保可接受光谱分辨率。稳定性关键因单光束仪器测样品前须得参考光谱。高动态范围必需因常在透射/反射微分光与荧光光谱间切换测同一样品同一位置获不同光谱信息。

分光光度计与显微镜集成至关重要。两者均须为微分光优化，但显微镜分光光度计运行关键是使二者协同硬件接口。接口几基本要求：最重要将显微镜从样品收集电磁能导入分光光度计。用户须能视样品测量区也见周围样品。通过使分光光度计入射光阑与样品像同焦平面实现。用显微镜载物台移动样品如常规显微镜，直到入射光阑像覆盖待测区。图2图像中心黑框为分光光度计入射光阑。所有实时完成使显微镜样品光谱快速简易。

图3显微镜光学聚光聚焦样品。物镜收集样品电磁能聚焦分光光度计镜面入射光阑。大部分光从入射光阑面反射至相机。分光光度计光阑也被相机成像显为样品上黑框(图2)。允许快速简易对准显微镜分光光度计。透过入射光阑光进入分光光度计测量光谱。

显微镜可配不同照明方案视实验类型。白光入射照明允许深紫外至近红外反射微分光。入射照明也可用荧光光致发光微分光。透射微分光可用显微镜聚光镜聚焦白光照样品。

微分光应用领域

首台显微镜分光光度计1940年代开发以来开发出众多应用。凭微观样品区获光谱能力，用于大学实验室至生产线质控失效分析。

法医科学

法证证据分析自1980年代早期是显微镜分光光度计最重要应用。最大力度在痕量证据分析：纺织纤维油漆碎屑。顾名思义此类样品通常微观且作证据不应被测试损坏破坏。纤维用测单根纤维UV-Vis-NIR吸收荧光光谱。油漆碎屑通常横截面后测各层吸收光谱使已知疑问样品高辨识度比对。

平板显示器

现代平板显示含数百万多色像素。技术进步像素越小更紧密排布越大面积。最新显示用量子点有机发光二极管等技术微观尺度创不同色像素。显微镜分光光度计助开发这些材料作可行光源最终显示。生产过程用确保整个显示器像素颜色强度一致，保证明亮均匀照明图像。

能源

煤石油源岩含镜质组其他斑点组分。显微镜分光光度计用分级热成熟度从而定煤焦炭石油源岩能量含量。通过测抛光样品镜质组绝对反射率。依反射率确定样品热成熟度。

纳米技术

显微镜分光光度计凭微观样品区透射反射发射光谱测量推进纳米技术材料科学。快速增长应用区：表面等离子体共振(SPR)开发利用。平面金属表面或纳米金属颗粒受光激发表面等离子体(图4)。纳米颗粒表面与其他材料相互作用时光学特性变化。大量工作开发展现等离子体共振新材料及构建以此为特征设备。后者含各类生物传感器微流体器件传感器。显微镜分光光度计测SPR材料不同条件下光谱变化给研究者表征新材料再为特定光学效应“调谐”材料能力。

结论

显微镜分光光度计融合光学显微镜与分光光度计联用技术，可获微观样品区光谱。仪器能测深紫外至可见近红外吸收率反射率光谱，亦可测荧光等发射光谱。器件广泛用于法医科学、半导体光学薄膜厚度测量、生物技术、最新材料科学。

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本文由CRAIC Technologies总裁Paul Martin博士撰写(加州圣迪马斯)。联系方式：需启用JavaScript查看邮箱，或访问 这里.