導(dǎo)讀

2023新年伊始，島津重磅推出了紅外光譜與拉曼光譜合二為一的產(chǎn)品—AIRsight紅外拉曼一體式顯微鏡。該產(chǎn)品基于紅外光譜和拉曼光譜兩種分析技術(shù)的組合，用同一套設(shè)備和同一個(gè)軟件實(shí)現(xiàn)顯微紅外和顯微拉曼兩種光譜技術(shù)從樣品觀察、定位標(biāo)記、多模式測(cè)定到數(shù)據(jù)分析的全工作流。能夠在不移動(dòng)樣品的情況下，對(duì)同一樣品的同一位置快速獲得互補(bǔ)的紅外和拉曼光譜信息。AIRsight可廣泛應(yīng)用于環(huán)境領(lǐng)域如微塑料顆粒、醫(yī)藥領(lǐng)域如藥片異物、考古領(lǐng)域如文物/藝術(shù)品顏料以及新能源領(lǐng)域如鋰離子電池負(fù)極材料等極微量樣品和樣品微小區(qū)域的多維度光譜分析測(cè)試。今天，我們一起來做個(gè)新品實(shí)鑒，考察下AIRsight紅外拉曼一體式顯微鏡如何同步分析微塑料成分和尺寸。相信大家看過之后，一定會(huì)對(duì)這款產(chǎn)品充滿期待。

島津AIRsight紅外拉曼一體式顯微鏡

微塑料指海洋環(huán)境中直徑小于5毫米的塑料顆粒，是目前國(guó)際廣泛關(guān)注的4類新污染物（持久性有機(jī)污染物、內(nèi)分泌干擾物、抗生素、微塑料）之一。每年約有數(shù)百萬噸塑料垃圾在風(fēng)、降水、地表徑流等的作用下進(jìn)入海洋，這些污染物正在持續(xù)威脅海洋生物和人類自身的安全與健康。近期，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)規(guī)劃綱要（2020-2035年）》也著重強(qiáng)調(diào)應(yīng)加強(qiáng)海洋微塑料監(jiān)測(cè)，加快形成相關(guān)領(lǐng)域監(jiān)測(cè)支撐能力，為國(guó)際履約談判和全球新興環(huán)境問題治理提供支撐。

1微塑料分析的難點(diǎn)

在微塑料監(jiān)測(cè)中，由于微塑料的物理特性（大小、形狀、密度、顏色）以及化學(xué)組分等差異，不同類型微塑料在不同環(huán)境中流動(dòng)過程（輸入、輸出和存留）的時(shí)間均不相同，使得微塑料監(jiān)測(cè)變成一大難題。目前，對(duì)微塑料的分析方法主要有目視分析法、光譜法 （如傅立葉變換紅外光譜法和拉曼光譜法）、熱分析法以及其他分析方法等 （如質(zhì)譜法以及掃描電子顯微鏡-能譜儀聯(lián)用法）。其中，紅外光譜及拉曼光譜分析，由于具有無破壞性、低樣品量測(cè)試以及所獲取的結(jié)構(gòu)信息互補(bǔ)等特點(diǎn)，成為檢測(cè)和鑒別微塑料的主要分析技術(shù)。

2難點(diǎn)怎么破？

島津AIRsight紅外拉曼一體式顯微鏡作為一款全新的儀器，使用同一個(gè)顯微鏡，同一個(gè)軟件，對(duì)同一樣品同一位置（微小區(qū)域）測(cè)試，可獲得紅外和拉曼互補(bǔ)的信息，實(shí)現(xiàn)同時(shí)紅外吸收和拉曼散射測(cè)量，并相互印證結(jié)果。島津拉曼顯微鏡還可以測(cè)試紅外顯微鏡無法測(cè)試的10微米以下樣品。

表1 紅外與拉曼技術(shù)對(duì)比表

3儀器特點(diǎn)

儀器局部放大圖

（左圖：拆下卡塞格林鏡可直接測(cè)試厚達(dá)40mm的樣品，右圖：顯微ATR）

l                      島津AIRsight是紅外拉曼一體式顯微鏡，同一個(gè)顯微鏡，同一個(gè)軟件，實(shí)現(xiàn)紅外和拉曼兩種光譜技術(shù)從樣品觀察、定位標(biāo)記、多模式測(cè)定到數(shù)據(jù)分析的全工作流。

l                      能夠在不移動(dòng)樣品的情況下，對(duì)同一樣品同一位置（微小區(qū)域）獲得互補(bǔ)的紅外和拉曼信息，快速獲得多個(gè)維度的光譜信息可以顯著提高定性準(zhǔn)確度。

l                      增加長(zhǎng)度測(cè)量功能，可對(duì)微塑料進(jìn)行尺寸測(cè)試，具有傳統(tǒng)FTIR顯微鏡不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。

4案例分享

水中微塑料成分分析

水中的微塑料通過PTFE（聚四氟乙烯）濾紙過濾，收集在濾紙上，PTFE僅在1200 cm-1附近有紅外吸收，可利用透射法測(cè)定。

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圖1 顯微鏡物鏡拍攝的微塑料圖像

圖2 濾紙上微塑料(a)的紅外光譜

微塑料(a)與紫外線照射100小時(shí)后的PP（聚丙烯）具有類似的光譜，可判定為PP（聚丙烯）材料。1200cm-1附近的噪聲是濾紙材料PTFE的吸收產(chǎn)生的。

圖3 濾紙上微塑料(b)及(c)的拉曼光譜圖

根據(jù)得到的拉曼光譜，可知微塑料(b)為PE（聚乙烯），微塑料(c)為PS（聚苯乙烯）。

水中微塑料尺寸測(cè)量

圖4 長(zhǎng)度測(cè)量功能的操作界面

針對(duì)大視野相機(jī)和紅外及拉曼測(cè)定用物鏡得到的樣品圖像，設(shè)置起點(diǎn)和終點(diǎn)，可測(cè)量長(zhǎng)度。測(cè)定微塑料(a)、(b)、(c)的長(zhǎng)度分別為97μm、10μm、5μm。

結(jié)語(yǔ)

AIRsight紅外拉曼一體式顯微鏡，輕松實(shí)現(xiàn)同步測(cè)定不同尺寸的微塑料并確定其材質(zhì)。使用顯微紅外光譜法可以測(cè)定最小10μm的微小微塑料，顯微拉曼光譜法，可以測(cè)定顯微紅外光譜法難以測(cè)定的10μm以下的微小樣品。此外，使用長(zhǎng)度測(cè)量功能，還可以獲得微塑料尺寸信息，對(duì)微塑料研究提供科學(xué)數(shù)據(jù)。

期待AIRsight紅外拉曼一體式顯微鏡能夠?yàn)榄h(huán)境、醫(yī)藥、考古以及新能源等諸多領(lǐng)域帶來幫助，期待專業(yè)的您親臨島津分析中心鑒賞體驗(yàn)~

撰稿人：王娟娟

本文源于：川原 和美（島津制作所全球應(yīng)用技術(shù)開發(fā)中心），使用AIRsight 紅外拉曼顯微鏡評(píng)價(jià)微塑料。

本文內(nèi)容非商業(yè)廣告，僅供專業(yè)人士參考。