在這篇博文中，我們將介紹一下FTIR顯微技術(shù)中的mapping與imaging化學(xué)成像技術(shù)之間的差異。為此，我們將N2冷卻的碲鎘汞（LN₂-MCT）檢測器與焦平面陣列（FPA）檢測器進(jìn)行了比較。LN₂-MCT探測器是靈敏的單點(diǎn)檢測器。FPA則是一種真正的成像檢測器。

FTIR Mapping vs. Imaging

兩者的不同

在FT-IR mapping中，使用單點(diǎn)檢測器、光闌和高精度工作臺(tái)可實(shí)現(xiàn)低至5μm的空間分辨率。選擇多個(gè)測量點(diǎn)以一定距離間隔排列成網(wǎng)格狀，匹配合適大小的光闌。然后，顯微鏡逐個(gè)點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)樣品掃描。這個(gè)過程比較耗時(shí)，可能需要數(shù)小時(shí)甚至數(shù)天才能完成，具體時(shí)間取決于樣品的狀況和感興趣的區(qū)域大小。

在FT-IR imaging中，需要使用FPA檢測器，按32×32、64×64或者更多相元排列成一個(gè)矩形，其作用類似于數(shù)碼相機(jī)中的像素，檢測器每個(gè)相元的尺寸大小可以用來替代實(shí)物光闌。FPA檢測器中32×32或者64×64個(gè)相元可以同時(shí)工作用以收集紅外光信號(hào)。

這樣，便會(huì)有更多的紅外光到達(dá)檢測器，從而改善信噪比。這種32×32（1024）個(gè)相元的瞬時(shí)成像方法，僅需通過一次時(shí)長2秒的掃描，即可獲得與使用5μm光闌逐點(diǎn)掃描1024個(gè)點(diǎn)相同的信息。因此，以最短檢測時(shí)間達(dá)到最大空間分辨率是可行的。

幾種不同紅外成像技術(shù)的原理。焦平面檢測器中圖）僅需一次檢測即可捕獲視覺圖像（左圖）中顯示的整個(gè)區(qū)域。MCT檢測器（右圖）需要進(jìn)行逐點(diǎn)慢速掃描。

FTIR化學(xué)成像性能

我們使用高靈敏的單點(diǎn)檢測器LN₂-MCT和32×32 FPA檢測器對大麥粒切片進(jìn)行了比較分析。布魯克LUMOS II FTIR顯微鏡被用來進(jìn)行這項(xiàng)檢測。對于FT-IR mapping，我們將單點(diǎn)檢測器上的光闌設(shè)置為5微米（等同于FPA單個(gè)相元的大小），這樣可以獲得相同空間分辨率的比較結(jié)果。

我們選擇了約1 mm2的樣品面積。對于其他所有檢測參數(shù)（例如，掃描次數(shù)），我們在這兩種檢測方法中設(shè)置的數(shù)值*相同。共采集FT-IR光譜36846張。FPA檢測器約在1分鐘內(nèi)完成檢測，而LN₂-MCT檢測器花費(fèi)了兩小時(shí)。更重要的是，檢測速度的顯著提升并未對光譜數(shù)據(jù)的質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響。相反，從下圖清晰可見，F(xiàn)PA imaging方法獲得的FTIR光譜的質(zhì)量遠(yuǎn)勝過 LN₂-MCT mapping方法獲得的光譜。前者優(yōu)秀的信噪比可快速通過檢索參考庫進(jìn)行組分識(shí)別，對應(yīng)生成的化學(xué)圖像也明顯更為豐富。

大麥粒試驗(yàn)樣品。FPA imaging（上圖）與 LN₂-MCT mapping（下圖）數(shù)據(jù)的比較，F(xiàn)T-IR光譜共計(jì)36864，空間分辨率為5µm。

LUMOS II——多功能FTIR設(shè)備

如果您有意向采用FPA imaging成像方法，我們強(qiáng)烈推薦布魯克LUMOS II。它是一款獨(dú)立式FTIR顯微鏡，擅長失效分析、材料研究和顆粒分析。LUMOS II結(jié)構(gòu)緊湊、精度高，采用FPA面陣列技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)超快化學(xué)成像。該顯微鏡最多可配備三個(gè)探測器：2個(gè)單元素檢測器（例如，TE-MCT + LN₂-MCT）和1個(gè)FPA檢測器。

LUMOSII

無論您選擇FPA imaging還是單點(diǎn)mapping成像方法，LUMOS II始終是您的理想之選。