導讀

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品—AIRsight紅外拉曼一體式顯微鏡。該產品基于紅外光譜和拉曼光譜兩種分析技術的組合，用同一套設備和同一個軟件實現顯微紅外和顯微拉曼兩種光譜技術從樣品觀察、定位標記、多模式測定到數據分析的全工作流。能夠在不移動樣品的情況下，對同一樣品的同一位置快速獲得互補的紅外和拉曼光譜信息。AIRsight可廣泛應用于環境領域如微塑料顆粒、醫藥領域如藥片異物、考古領域如文物/藝術品顏料以及新能源領域如鋰離子電池負極材料等極微量樣品和樣品微小區域的多維度光譜分析測試。今天，我們一起來做個新品實鑒，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，一定會對這款產品充滿期待。

島津AIRsight紅外拉曼一體式顯微鏡

微塑料指海洋環境中直徑小于5毫米的塑料顆粒，是目前國際廣泛關注的4類新污染物（持久性有機污染物、內分泌干擾物、抗生素、微塑料）之一。每年約有數百萬噸塑料垃圾在風、降水、地表徑流等的作用下進入海洋，這些污染物正在持續威脅海洋生物和人類自身的安全與健康。近期，生態環境部發布的《生態環境監測規劃綱要（2020-2035年）》也著重強調應加強海洋微塑料監測，加快形成相關領域監測支撐能力，為國際履約談判和全球新興環境問題治理提供支撐。

1微塑料分析的難點

在微塑料監測中，由于微塑料的物理特性（大小、形狀、密度、顏色）以及化學組分等差異，不同類型微塑料在不同環境中流動過程（輸入、輸出和存留）的時間均不相同，使得微塑料監測變成一大難題。目前，對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 （如質譜法以及掃描電子顯微鏡-能譜儀聯用法）。其中，紅外光譜及拉曼光譜分析，由于具有無破壞性、低樣品量測試以及所獲取的結構信息互補等特點，成為檢測和鑒別微塑料的主要分析技術。

2難點怎么破？

島津AIRsight紅外拉曼一體式顯微鏡作為一款全新的儀器，使用同一個顯微鏡，同一個軟件，對同一樣品同一位置（微小區域）測試，可獲得紅外和拉曼互補的信息，實現同時紅外吸收和拉曼散射測量，并相互印證結果。島津拉曼顯微鏡還可以測試紅外顯微鏡無法測試的10微米以下樣品。

表1 紅外與拉曼技術對比表

3儀器特點

儀器局部放大圖

（左圖：拆下卡塞格林鏡可直接測試厚達40mm的樣品，右圖：顯微ATR）

l                      島津AIRsight是紅外拉曼一體式顯微鏡，同一個顯微鏡，同一個軟件，實現紅外和拉曼兩種光譜技術從樣品觀察、定位標記、多模式測定到數據分析的全工作流。

l                      能夠在不移動樣品的情況下，對同一樣品同一位置（微小區域）獲得互補的紅外和拉曼信息，快速獲得多個維度的光譜信息可以顯著提高定性準確度。

l                      增加長度測量功能，可對微塑料進行尺寸測試，具有傳統FTIR顯微鏡不可比擬的優點。

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的吸收產生的。

圖3 濾紙上微塑料(b)及(c)的拉曼光譜圖

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

水中微塑料尺寸測量

圖4 長度測量功能的操作界面

針對大視野相機和紅外及拉曼測定用物鏡得到的樣品圖像，設置起點和終點，可測量長度。測定微塑料(a)、(b)、(c)的長度分別為97μm、10μm、5μm。

結語

AIRsight紅外拉曼一體式顯微鏡，輕松實現同步測定不同尺寸的微塑料并確定其材質。使用顯微紅外光譜法可以測定最小10μm的微小微塑料，顯微拉曼光譜法，可以測定顯微紅外光譜法難以測定的10μm以下的微小樣品。此外，使用長度測量功能，還可以獲得微塑料尺寸信息，對微塑料研究提供科學數據。

期待AIRsight紅外拉曼一體式顯微鏡能夠為環境、醫藥、考古以及新能源等諸多領域帶來幫助，期待專業的您親臨島津分析中心鑒賞體驗~

撰稿人：王娟娟

本文源于：川原 和美（島津制作所全球應用技術開發中心），使用AIRsight 紅外拉曼顯微鏡評價微塑料。

本文內容非商業廣告，僅供專業人士參考。