| 價格區(qū)間 |
200萬-500萬 |
儀器類型 |
實驗室型 |
| 儀器種類 |
激光紅外 |
應(yīng)用領(lǐng)域 |
化工,農(nóng)業(yè),能源,電子,綜合 |
IRsweep公司推出的IRis-F1微秒時間分辨超靈敏紅外光譜儀是種基于量子聯(lián)激光器頻率梳的紅外光譜儀，突破了傳統(tǒng)光譜儀需要幾秒鐘或者更長的測量時間來獲取個完整的光譜的限制，能實現(xiàn)高達(dá)1 μs時間分辨的紅外光譜快速測量，*提供了結(jié)合高測量速度（微秒時間分辨率）、高光譜分辨率和寬光譜范圍的解決方案，這種高速的測量方案開啟了生物醫(yī)藥、化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)光譜分析的全新的可能。
傳統(tǒng)光譜儀由于光源，測量方式等限制，需要幾秒鐘或者更長的測量時間來獲取個完整的光譜。 然而，生物醫(yī)學(xué)、化學(xué)動力學(xué)等許多過程都是發(fā)生在微秒的時間內(nèi)，這些過程是傳統(tǒng)技術(shù)的光譜儀沒辦法觀察到。
瑞士IRsweep公司推出的IRis-F1時間分辨快速雙光梳紅外光譜儀是種基于量子聯(lián)激光器頻率梳的紅外光譜儀，突破了傳統(tǒng)光譜儀需要幾秒鐘或者更長的測量時間來獲取個完整的光譜的限制，能實現(xiàn)高達(dá)1 μs時間分辨的紅外光譜快速測量，提供了結(jié)合高測量速度（微秒時間分辨率）、高光譜分辨率和寬光譜范圍的解決方案，這種高速的測量方案開啟了生物醫(yī)藥、化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)光譜分析的全新的可能。
IRis-F1應(yīng)用域
> 時間分辨光譜 > 動力學(xué)研究
> 光催化研究 > 高通紅外光譜分析
> 適用固體、液體、氣體樣品化學(xué)成分分析
IRis-F1快速紅外光譜設(shè)備點
| > 1 μs時間分辨率 > 高達(dá)0.25 ~0.5 cm-1波數(shù)分辨率 > 雙量子聯(lián)激光頻率梳技術(shù)提供高能量光源 | > 測量數(shù)據(jù)信噪比高 > 易于微量及痕量光譜分析
> 方便易用、可靠性高 |
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| 高信噪比 |
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| IRis-F1 微秒時間分辨超靈敏紅外光譜儀原理示意圖 |
IRis-F1快速紅外光譜技術(shù)參數(shù)
| Time resolution | < 1 µs |
| Signal-to noise ratio | > 100 @ 1 µs integration time
> 1000 @ 100 µs integration time
> 1000 @ 10 sec integration time |
| Light source | Exchangable quantum cascade laser frequency comb sources.
Laser exchange may require exchange of additional system components. |
| Spectral coverage | 40 cm-1 - 120 cm-1 per exchangable laser source |
| Center wavelengths | 1050 cm-1 (9.5 µm ) – 1700 cm-1 (6 µm) available now
830 cm-1 (12 µm) – 2000 cm-1 (5 µm) under development |
| Spectral resolution | < 10 MHz (3x10-4 cm-1) |
| Spectral sampling | 0.25 cm-1– 0.5 cm-1 |
| User interface | Transmission and absorbance spectrum display |
| Power consumption | Data export in open format 110 – 230 VAC, 700 W typical including electronics |
設(shè)備選件：
IRcell – 超長光程激光樣品池
| | | | > 適用于紅外激光吸收光譜
> 工業(yè)、醫(yī)療、環(huán)境域的痕量氣體檢測
> 工業(yè)過程控制
> 安全監(jiān)控
> 微量樣品測試 |
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| | | | 更低容量更高靈敏度 > 光程長度：349 cm > 樣品池體積：38 ml > 低邊噪聲水平：<0.2‰ rms |
IRcell技術(shù)參數(shù)
| Optical path length | 349 cm / 137” |
| Input-output beam angle | 28 degree horizontal
3 degree vertical |
| Beam alignment tolerance | ±0.002 degree horizontal
±0.1 degree vertical |
| Ideal numerical aperture | 0.027 |
| Input hole diameter | 4 mm / 0.157” |
| Fringe level | < 2.0 x 10-4 rms@ λ=4.3 µm |
| Wavelength range | IR / mid-IR / THz |
| Gas volume | 38 ml |
| Gas fittings | Swagelok 6 mm or 1/4” or
Whitworth G 1/8” |
| Absolute pressure range | 0-1 bar / 0-750 torr |
| Leak rate | < 1 x 10-7 bar x l/s |
| Mirror surface | Gold |
| O-Ring material | NBR |
| Absorption mask material | Teflon, others on request |
| BaF2 , CaF2 , Al2O3 , N-BK7, others on request others on request | Window material options |
10 cm diameter,3 cm height
(excluding gas connectors) | Dimensions |
| Mounting | 3 x M6 |
IRcell 應(yīng)用案例
實時分析呼吸氣體中的CO和CO2 — using an EC?QCL
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| 實驗裝置示意圖 |
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實驗測試結(jié)果 Ghorbani, R. & F. Schmidt, F.M. Appl. Phys. B (2017) 123: 144. doi:10.1007/s00340-017-6715-x |
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使用IRcell用于呼吸氣體的分析結(jié)果顯示： > 成功探測呼喚氣體中的CO2和CO > 較長的光程具有痕量氣體探測的勢 > 對痕量氣體探測具有很高的信噪比 | | IRcell適用于： > 工業(yè)、醫(yī)療、環(huán)境域的痕量氣體檢測 > 工業(yè)過程控制 > 安全監(jiān)控 > 微量樣品測試 |
應(yīng)用案例
■ 高溫反應(yīng)動力學(xué)研究
近期，斯坦福大學(xué)的NICOLAS H. PINKOWSKI研究團(tuán)隊與IRsweep公司合作成功用微秒時間分辨超靈敏雙光梳紅外光譜儀-IRis-F1（Dual-comb spectrometer, DCS）演示了中紅外QCL的雙梳狀光譜儀在高能氣相反應(yīng)中的微秒分辨單次測量的應(yīng)用。實驗中配備了兩個頻率梳和多套立的驗證測量系統(tǒng)，在壓力驅(qū)動下的高溫、高壓反應(yīng)釜中研究了種劇烈的丙炔氧化化學(xué)反應(yīng) 。具體而言，作者在1225 K，2.8 大氣壓和2％p-C3H4 / 18％O2的預(yù)點火條件下，測量了丙炔與氧氣之間1.0 毫秒高溫反應(yīng)的詳細(xì)動力學(xué)光譜。實驗所采用的量子聯(lián)激光的雙梳狀光譜儀（DCS）是由兩個立運行的，非固定頻率的頻率梳組成，其發(fā)射波長帶寬為179 cm-1 (1174 cm-1-1233 cm-1), 具有9.86 GHz的自由頻譜范圍和5 MHz的頻梳間距，可實現(xiàn)實測4 μs的時間分辨率（理論時間分辨率0.2 μs）。同時，作者使用另套立的帶間聯(lián)激光（ICL）光譜儀對DCS測量的精度做了仔細(xì)的對比研究，確認(rèn)了DCS測量的準(zhǔn)確性。研究結(jié)果表明，單脈沖DCS可以以4 μs時間分辨測量速率解析丙炔氧化動力學(xué)，DCS數(shù)據(jù)清楚顯示：在反應(yīng)早期（0-0.6 ms）能觀察到寬帶丙炔吸收征峰，而在0.75 ms之后可以觀察到水的精細(xì)征光譜。在劇烈的高溫高壓反應(yīng)中（1 ms 內(nèi)約2500K和60倍的溫度和壓力變化）DCS數(shù)據(jù)顯示了出良好的信噪比，其信號的自然噪聲抑制和時間分辨率在高焓測試環(huán)境中顯示出明顯勢。同時，立的輔助激光測量光譜（ICL）結(jié)果與DCS系統(tǒng)測量結(jié)果具有良好的致性。此外，DCS能夠解析與溫度直接相關(guān)的量子態(tài)信息。并且，隨著光譜模型和高溫截面數(shù)據(jù)庫的改進(jìn)，將來DCS系統(tǒng)的測量準(zhǔn)確性會進(jìn)步提升。 隨著中紅外雙梳光譜技術(shù)的出現(xiàn)，為超靈敏雙光梳紅外光譜儀在高焓反應(yīng)和非平衡環(huán)境的反應(yīng)動力學(xué)研究中提供了廣闊的研究機(jī)遇。研究者堅信超靈敏雙光梳紅外光譜儀在高能反應(yīng)動力學(xué)研究中將會有更多應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)：
[1] Nicolas H. Pinkowski et al., Dual-comb spectroscopy for high-temperature reaction kinetics, 2020, Meas. Sci. Technol. 31 055501, https://doi.org/10.1088/1361-6501/ab6ecc
■ 菌紫紅質(zhì)時間分辨紅外光譜研究
菌紫紅質(zhì)（bacteriorhodopsin）是存在于細(xì)菌（如生活在鹽湖中的嗜鹽細(xì)菌）中的光敏跨膜質(zhì)子泵。
 | | 時間分辨快速雙光梳紅外光譜測量結(jié)果顯示： > 成功觀察到微秒時間分辨下的菌紫紅質(zhì)光敏狀態(tài)變化
> 在微秒測試時間內(nèi)，mOD濃度下光譜結(jié)果良好> 光譜噪音水平低 時間分辨快速雙光梳紅外光譜適用于：
> 直接分析快速生物過程
> 實時研究動力學(xué)變化
> 高通分析蛋白-配體相互作用 |
| 時間分辨快速雙光梳紅外光譜測量結(jié)果 |
■ 光催化過程的時間分辨紅外光譜研究
三聯(lián)吡啶釕（Ru(bpy)32+ ）由于具有良好的受激發(fā)性，在電致發(fā)光（ECL）檢測域有著廣泛的應(yīng)用。
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光催化水分解反應(yīng)機(jī)理: (i) Ru(bpy)32+ 被光激活；(ii) 消耗 S2O82- ，變?yōu)?+ 價轉(zhuǎn)態(tài); (iii)在 Co3O4 催化下，電子從水轉(zhuǎn)移到 Ru(bpy)33+ 還原成2+價轉(zhuǎn)態(tài) | 相應(yīng)的實驗方案示意圖 |
 | | 時間分辨快速雙光梳紅外光譜測量結(jié)果顯示：
> 成功觀察到微秒時間分辨下的催化反應(yīng)
> 獲得μOD濃度下信號
> 能結(jié)合ATR技術(shù)
時間分辨快速雙光梳紅外光譜適用用于：
> 催化反應(yīng)
> 化學(xué)反應(yīng)
> 反應(yīng)過程監(jiān)控 |
| 時間分辨快速雙光梳紅外光譜測量結(jié)果 |
■ 時間分辨紅外光譜進(jìn)行遠(yuǎn)距探測
遠(yuǎn)距探測用于遠(yuǎn)程探測危險物質(zhì)，如生物/化學(xué)試劑等在安全防護(hù)域具有重要的意義。而遠(yuǎn)距探測依賴于來自遙遠(yuǎn)表面的光束反射信號探測，具有較大的挑戰(zhàn)。
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實驗裝置示意圖 |
IRsweep遠(yuǎn)程探測方案測量結(jié)果 | IRsweep遠(yuǎn)程探測方案測量結(jié)果顯示： > 成功探測到遠(yuǎn)程物體的漫反射信號 > 較高的輸出能量具有遠(yuǎn)程探測的勢
> 能探測到 1 μg/cm2 表面覆蓋的信號
IRsweep遠(yuǎn)程探測方案可用于：
> 國土安全
> du品管制
> 機(jī)場安檢 |
用戶單位
2018年8月，套新代IRis-F1時間分辨快速雙光梳紅外光譜系統(tǒng)在德國柏林自由大學(xué)（ Free University of Berlin）的Joachim Heberle 教授組成功完成安裝。
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