2013年1月8日由北京理化分析測(cè)試技術(shù)學(xué)會(huì)光譜分會(huì)主辦的“2012年北京光譜年會(huì)”在天文館舉辦。本次會(huì)議就原子光譜和分子光譜分析技術(shù)動(dòng)態(tài)、光譜分析儀器方面的新進(jìn)展,以及光譜學(xué)與化學(xué)計(jì)量學(xué)等問題進(jìn)行學(xué)術(shù)交流,并邀請(qǐng)光譜分析和化學(xué)計(jì)量學(xué)領(lǐng)域的16位專家作專題報(bào)告。200余名來自科研院所、質(zhì)檢機(jī)構(gòu)、儀器公司等單位的代表參加了此次會(huì)議,其中一些老專家反映本次參會(huì)代表中增加了很多中青年代表的面孔。
鄭國經(jīng)首先代表主辦方致辭,并給大家作了2012年光譜活動(dòng)情況通報(bào):2012一年來光譜分析儀器及分析技術(shù)方面的交流活動(dòng)很活躍,隨著國家加大對(duì)國內(nèi)科學(xué)儀器發(fā)展的支持力度,國產(chǎn)儀器的發(fā)展和創(chuàng)新研討都促進(jìn)了光譜儀器的發(fā)展。
《國家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項(xiàng)》啟動(dòng)兩年來,全國共有120余個(gè)項(xiàng)目獲批,總計(jì)國撥經(jīng)費(fèi)18億元。其中,中國分析測(cè)試學(xué)會(huì)開展了重大科學(xué)儀器設(shè)備重點(diǎn)資助儀器的類型確定,并提供給科技部及有關(guān)部門參考,光譜學(xué)會(huì)參與了儀器類型調(diào)研、評(píng)價(jià)。通過以上工作發(fā)現(xiàn)行業(yè)屆當(dāng)前關(guān)注應(yīng)用面大量廣并具有產(chǎn)業(yè)化前景的光譜類、質(zhì)譜類儀器。此外,“2012中國科學(xué)儀器發(fā)展年會(huì)”、原子光譜沙龍(第五期)、PFIT-光譜儀器專題論壇、iCS2012-“光譜網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)”等活動(dòng)也相當(dāng)活躍。
吳海龍介紹到,近年來光譜分析的熱點(diǎn)是:ICP-AES、AA、NIR、MIR、EEMf、上轉(zhuǎn)換近紅外熒光、SERS、NMR等。光譜分析對(duì)應(yīng)于電磁波的不同波段,結(jié)合激發(fā)、發(fā)射、吸收、熒光、散射等譜圖產(chǎn)生形式,可形成光譜(波譜)分析方法的龐大家族。
而化學(xué)計(jì)量學(xué)是通過數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)及其他方法和手段對(duì)復(fù)雜化學(xué)體系的量測(cè)值與體系狀態(tài)之間建立聯(lián)系的一門學(xué)科,是化學(xué)量測(cè)的基礎(chǔ)理論和方法學(xué)。吳海龍還在報(bào)告中綜述了代表性光譜量測(cè)手段與化學(xué)計(jì)量學(xué)多維校正等方法相結(jié)合的理論與應(yīng)用研究的新進(jìn)展。
褚小立談到,化學(xué)計(jì)量學(xué)可以提高分析方法的準(zhǔn)確性和重復(fù)性,可以用測(cè)試方便的方法在某些場(chǎng)合部分替代繁瑣的方法,并且可以找出樣本之間的規(guī)律性等。
此外,褚小立還指出,采用化學(xué)計(jì)量學(xué)方法解決任何一個(gè)問題,都應(yīng)深入了解和掌握該問題所涉及的領(lǐng)域及相關(guān)化學(xué)背景知識(shí)。另外,在解決實(shí)際問題時(shí),還要根據(jù)具體的情況來選擇合適的化學(xué)計(jì)量學(xué)方法,并非要用新或復(fù)雜的方法。后,褚小立還指出化學(xué)計(jì)量學(xué)方法的發(fā)展空間廣闊而深遠(yuǎn),所以應(yīng)該普及化學(xué)計(jì)量學(xué)知識(shí),正確使用化學(xué)計(jì)量學(xué)工具,解決實(shí)際問題。
陳建波在報(bào)告中首先介紹到以往的化學(xué)計(jì)量學(xué)技術(shù)多用于近紅外光譜而少用于中紅外光譜,是因?yàn)榧兾镔|(zhì)或簡(jiǎn)單混合物的中紅外光譜特征顯著,可以直觀簡(jiǎn)便地進(jìn)行解析。但是對(duì)于復(fù)雜的生物樣品、中藥和食品,其成分多樣化導(dǎo)致中紅外光譜的吸收峰也存在不同程度的重疊,降低了光譜特征的直觀性,需要借助化學(xué)計(jì)量學(xué)技術(shù)進(jìn)行客觀量化的譜圖解析。
中紅外光譜結(jié)構(gòu)關(guān)系明確,與相似度量化、多元曲線分辨等方法結(jié)合可以解析復(fù)雜混合物樣本的主體成分;指紋特征顯著,與信號(hào)分辨、模式識(shí)別等方法結(jié)合可以識(shí)別不同類型的混合物樣本,并且反映類間差異來源;信噪比高、重復(fù)性和重現(xiàn)性好,與多元校正等方法結(jié)合可以定量分析復(fù)雜混合物中的特定成分。但是,陳建波同時(shí)也指出,中紅外光譜與化學(xué)計(jì)量學(xué)結(jié)合,是復(fù)雜混合物分析的有力方法,但是切忌誤用、濫用,否則不如不用。
周群在報(bào)告中介紹到與其它顯微光譜技術(shù)相比,顯微紅外光譜的主要優(yōu)勢(shì)在于直接、無損、快速、簡(jiǎn)便。絕大部分化合物都有指紋般的紅外吸收,所以紅外光譜是一種無需標(biāo)記的直接分析技術(shù),不僅可以對(duì)混合物成分進(jìn)行詳細(xì)的定性分析,又可以對(duì)某些特定成分進(jìn)行準(zhǔn)確的定量分析。
但是,一次紅外光譜圖像測(cè)試通常會(huì)采集成千上萬張光譜,難以對(duì)所有光譜進(jìn)行逐一人工解析,所以必須借助一定的化學(xué)計(jì)量學(xué)方法。
張新榮從2004年的諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)講起,介紹了動(dòng)物的嗅覺系統(tǒng)工作原理。重點(diǎn)介紹了課題組提出的一種基于納米材料催化發(fā)光陣列傳感原理的新思路,該思路利用所設(shè)計(jì)的納米陣列人工模擬嗅覺單元,對(duì)不同物質(zhì)響應(yīng)產(chǎn)生不同的催化發(fā)光圖案,通過模式識(shí)別系統(tǒng)的判別,實(shí)現(xiàn)了對(duì)復(fù)雜物質(zhì)的分析與識(shí)別。
該系統(tǒng)具有不消耗試劑、無需光源、儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn),具有現(xiàn)場(chǎng)、實(shí)時(shí)快速檢測(cè)的功能。
袁洪福在報(bào)告中介紹到,近紅外光譜分析是一種快速、高通量和無損的品質(zhì)檢測(cè)技術(shù),而且成本低,操作方便,在現(xiàn)場(chǎng)快檢、工業(yè)過程分析與質(zhì)量控制方面,具有其它分析技術(shù)難以比擬的優(yōu)勢(shì),未來將成為我國民生與工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域不可或缺的重要技術(shù)。
此外,袁洪福還介紹到“十五”以來我國近紅外分析技術(shù)獲得了長(zhǎng)足的進(jìn)展,但在儀器、軟件、建模、聯(lián)網(wǎng)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等方面與先進(jìn)技術(shù)水平相比有較大的差距。儀器以及關(guān)鍵部件主要依賴進(jìn)口,缺乏模型庫以及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等,嚴(yán)重制約了在我國重要領(lǐng)域中的應(yīng)用。后,袁洪福還介紹了近紅外光譜分析模型傳遞理論與技術(shù)方面的相關(guān)情況。
楊嘯濤在報(bào)告中介紹到,CSHRAA(連續(xù)光源-高分辨-原子吸收)的誕生是原子吸收發(fā)展中的一件大事,除了原子吸收內(nèi)在的原因外,相關(guān)技術(shù)的發(fā)展是很重要的推動(dòng)力量。這種相關(guān)技術(shù)的發(fā)展不結(jié)束,儀器的發(fā)展也不會(huì)結(jié)束。在CSHRAA中由于使用了連續(xù)光源,外加其它技術(shù)的引進(jìn)使得AA的背景校正性能得到了極大提高。此外,楊嘯濤還介紹到,脈沖氙燈也是一種新的光源,值得國內(nèi)光譜儀器注意。脈沖氙燈具有低功耗,不發(fā)熱,利于光機(jī)穩(wěn)定;無需預(yù)熱,使用方便;體積小,便于設(shè)計(jì)、安裝調(diào)整;色溫高,紫外強(qiáng);脈沖發(fā)光功率高,無臭氧;壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
閔順耕介紹到光譜成像技術(shù)是光譜分析技術(shù)和圖像分析技術(shù)發(fā)展結(jié)合的產(chǎn)物,其中近紅外圖像正逐漸成為對(duì)樣品表面進(jìn)行高品質(zhì)光譜分析的一種有效手段。具有穿透能力強(qiáng),成像干擾小,無需切片,適應(yīng)粗糙表面,非破壞性,適合鮮活組織原位測(cè)定,也可以對(duì)培養(yǎng)液中的組織或細(xì)胞進(jìn)行直接的測(cè)定。此外,閔順耕還介紹了近紅外光譜成像技術(shù)的儀器:LED 濾光片型、光柵型、Hadamard型、AOTF型和干涉型等種類。
光譜年會(huì)同期還舉辦了小型儀器展,安捷倫科技有限公司、島津企業(yè)管理(中國)有限公司、布魯克儀器有限公司、珀金埃爾默(上海)有限公司、日立高新技術(shù)公司、北京海光儀器公司、北京愛萬提斯科技有限公司、鋼研納克檢測(cè)技術(shù)有限公司、北京世紀(jì)百方科研條件技術(shù)服務(wù)有限公司等分析儀器企業(yè)參加了展會(huì)。
本次光譜會(huì)還于2013年1月9日在北科大廈舉辦了“光譜分析與化學(xué)計(jì)量學(xué)方法培訓(xùn)班”,并邀請(qǐng)了清華大學(xué)孫素琴、湖南大學(xué)吳海龍、清華大學(xué)陳建波、安捷倫科技有限公司宋建華、島津企業(yè)管理(中國)有限公司鄭偉、珀金埃爾默儀器(上海)有限公司華瑞等相關(guān)專家對(duì)光譜分析中常用的化學(xué)計(jì)量學(xué)方法做相關(guān)培訓(xùn)。