現場應急人員在面對未知化學物質時,會面臨一些要立即解決的挑戰,其中就包括選擇最適合的技術來評估當前事態。目前,用于未知固體和液體識別的兩種應用最廣泛的技術分別是拉曼和紅外光譜法。
物質對各項技術的反應程度隨其獨特的分子結構而定。某些物質對紅外光譜分析反應明顯,而另一些則可能更適合采用拉曼光譜法。所以,紅外光譜和拉曼光譜一起使用時,可提供更廣泛的未知物質識別范圍。然而,也造成了廣大用戶經常要花費精力去選擇是紅外、還是拉曼,或者必須購買、攜帶兩臺儀器。如今,這種情況可以得到解決了:在2015年3月初的Pittcon上,賽默飛推出了將紅外光譜和拉曼光譜“合二為一”的分析儀——Gemini,Gemini分析儀是世界上第一臺將拉曼光譜和紅外光譜技術結合到一起的手持式分析儀。
紅外光譜和拉曼光譜“合二為一”的Gemini分析儀即將在中國推出,借此機會,儀器信息網采訪了賽默飛相關人員,詳細介紹了Gemini解決了哪些技術上的難題、帶來哪些應用上的優勢、最適合的應用是哪些等問題。
手持拉曼和紅外產品方面擁有豐富經驗
Gemini手持式光譜分析儀,將傅立葉紅外光譜和拉曼光譜技術集成到一臺手持式儀器中,解決了哪些技術上的難題?
賽默飛:在Gemini的開發過程中,其中一個難點就是如何將兩種技術合二為一。不過,賽默飛在手持拉曼和紅外產品方面豐富的經驗,擁有非常成熟的產品,如基于拉曼光譜法的FirstDefender分析儀,以及基于傅里葉變換紅外(FTIR)光譜法的TruDefender分析儀。在豐富的經驗基礎上,以及不斷的設計和優化,我們成功的將這兩種技術集成到單臺手持分析儀上。
Gemini分析儀重量僅為1.9Kg,甚至比某些單獨的手持拉曼或紅外光譜的重量還要輕便,可見產品的設計是非常緊湊的。而且秉承了賽默飛手持拉曼和紅外堅固性和環境性,Gemini分析儀通過了最新的美國軍標測試,美國軍標測試內容包括跌落、敲擊、振動、溫度、防水等等。
總的來說,Gemini將兩種技術集成到單臺設備中,還保持了小巧輕便和堅固耐用的特點,能夠方便用戶帶到任何地方進行測試。
雙重技術:補充性和驗證性
拉曼光譜和紅外光譜集成到一起,將帶來哪些應用上的優勢?
賽默飛:大家都知道拉曼光譜和紅外光譜有很長的歷史,是非常成熟的光譜技術。在紅外和拉曼光譜法中,儀器需要采集未知物質的光譜“指紋”,然后將采集到的指紋與參考數據庫進行比較。兩種方法都是經過實驗室驗證的精確光學技術,在特定的應用中具有顯著的優勢。紅外光譜和拉曼光譜法可測定未知物質樣本中能量與分子鍵的相互作用。紅外光譜測定的是振動分子中分子鍵吸收了多少能量;即紅外光在穿過物質后的剩余能量。與之相比,拉曼光譜法測量的是經激光激發后振動分子散射的能量。
Gemini分析儀結合了兩種技術,使用戶可以利用這兩種技術的能力來分析和識別未知化合物,擴大了樣品的分析范圍并且還可以互相補充并互相驗證。在Gemini上,操作者可以非常簡單快速的切換兩種技術進行樣品分析。并且,由于不必為了減輕重量而犧牲功能,操作人員能比以往更快速地獲得可靠的分析信息。
Gemini的操作界面也是一大亮點,首先軟件已經內置到設備當中,直觀和圖形化的操作界面使得軟件操作異常簡單,只需簡單的培訓用戶就可操作這種光譜設備。對于新用戶,軟件里的掃描幫助功能可以引導用戶正確的掃描樣品。老用戶由于對我們的手持拉曼和紅外設備軟件操作并不陌生,因此同樣類型的軟件更能使得他們操作得心應手。另外,Gemini在一些細小之處也有改進,如觸摸屏和鍵盤的設計,即使佩戴手套也可以操作;兩種技術的操作軟件、流程保持一致使得用戶操作非常簡化。
適用于化學品和爆炸物識別
Gemini手持式光譜分析儀最適合的應用是哪些?
賽默飛:現在越來越多的行業需要快檢技術或者是希望在現場能夠給出結果,例如安檢、公安、海關、檢驗檢疫等行業都有對物質快速定性的需求,手持拉曼和紅外光譜等分析技術滿足了在現場對不明化學物快速定性的需要。
結合了拉曼和紅外光譜兩種技術的Gemini內置了大量數據庫和專利的軟件算法,可以自動進行光譜分析并給出清晰的結果,同時,我們的技術人員不斷優化數據庫和軟件,為的就是使分析結果更加準確和快速。
Gemini的出現滿足了那些既對拉曼又對紅外感興趣的用戶的需求,而且從應用的角度能夠大大的擴大樣品的分析范圍,除了常規的毒品、爆炸物、有毒有害物質,還能夠分析塑料、布料、藥品、食品添加劑等等。用戶也可以建立自己的數據庫,開發自己的應用。