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培科创新1064nm拉曼光谱仪是主推产品

2018-11-27 18:19:09

这两年,拉曼光谱仪一直吸引着业内人士的眼球,各大仪器厂商不断在新产品、新技术、新应用等方面推陈出新,精心布局,不仅如此,新迈入此领域的仪器厂商也层出不穷,可谓热闹非凡。

拉曼光谱如此的蓬勃发展给广大用户提供了更多可选择的空间,那么,当前有哪些主流企业/主流产品?有哪些的技术/应用?哪款仪器更适合用户自己的研究工作?

仪器信息网:贵公司拉曼光谱仪的定位?

培科创新:北京培科创新技术有限公司专注于为科研、刑侦、煤炭矿产以及光学科学等领域提供先进的实验室仪器设备、光学元件、标准及技术服务的科技型企业。

培科创新2015年引入美国BaySpec公司激光拉曼光谱仪产品,成为其中国区合作伙伴。为中国的客户提供拉曼光谱,质谱,高光谱成像,OCT等产品的技术支持和销售服务。基于国内激光拉曼市场需求,1064nm波长激光拉曼产品成为培科创新主推产品。现阶段国内市场的激光拉曼产品品牌众多,推动了拉曼光谱仪技术在科研领域应用的普及。针对激光拉曼技术应用的限制——荧光干扰,提出了1064nm激发波长抑制荧光,从而扩展了激光拉曼技术的应用领域。通过创新性技术——体相位光栅(VPG ®),解决光路通光效率问题;差异化市场定位,使得BaySpec公司 1064nm激光拉曼光谱仪在刑侦文检、药物研发、食品安全、地质分析等科研领域得到极大应用。

现阶段市场上出现了一些1064nm激光拉曼光谱仪,主要集中在便携式和手持式拉曼光谱仪上,仪器的精度低、性能差,没有出现一款真正意义上的高分辨科研级显微1064nm拉曼光谱仪。美国BaySpec公司通过创新性技术,解决了1064nm激光拉曼存在的单光子能量低,光谱采集时信噪比差的问题。采用高通光效率的VPG®技术,保证了探测器对有效拉曼信号的采集。BaySpec是市面上一家将1064nm激发波长作为常规显微拉曼光谱仪配置的厂家,技术成熟,测试性能优良,为拉曼光谱技术创新提供新的解决方案。

仪器信息网:请回顾贵公司拉曼光谱仪的研发及技术进展历史,贵公司在拉曼光谱仪器方面有哪些优势/专利技术?

培科创新:美国BaySpec公司位于世界高科技中心美国硅谷,是全球的光器件、光模块及子系统供应商。凭借着公司长期积累的光谱成像技术实力,跻身于光谱分析仪、多光谱市场之列,同时也是美国国内知名的拉曼显微镜和拉曼光谱仪的生产商。美国BaySpec公司起始于为客户进行定制化开发服务的设备制造商。上世纪80年代就为美国航天局(NASA)进行了拉曼光谱技术定制研发,新世纪初,结合技术创新中对光学元器件集成化要求,研发出具有专利技术的体相位光栅(Volume Phase Grating, VPG ®),保证了光路内的有效通光效率,使得仪器的集成化、多功能化成为可能。

BaySpec产品在2000年左右就已进入国内,北京培科创新技术有限公司于2015年成为BaySpec公司中国区授权代理伙伴。北京培科创新技术有限公司作为BaySpec中国区技术支持中心,为中国的客户提供拉曼光谱仪、质谱仪、光栅光谱仪、高光谱成像、OCT等产品的技术支持以及销售服务。

仪器信息网:贵公司当前拉曼光谱仪的主流产品和主流技术?贵公司有什么样的产品发展计划?

培科创新:BaySpec能够提供世界的高分辨率1064nm激发波长拉曼系统,该波长由于远离可见光区域,不会激发样品的荧光效应;同时又能够穿透性测试,甚至能穿透性测量透光性很差的样品,所以能在很多普通拉曼光谱仪无法测量的领域发挥巨大作用。BaySpec公司现有的拉曼光谱仪产品涵盖了Agility™便携式台式拉曼、RamSpec™高分辨率台式拉曼、Nomadic™显微拉曼光谱仪。

现阶段北京培科创新技术有限公司在国内主推Agility便携式双束拉曼光谱仪和Nomadic显微拉曼光谱仪。每一款设备都可以根据客户需求选择532nm、785nm或者1064nm激发波长。独立光谱仪、自动化光路切换、高通光VPG体相位光栅设计,保证了每一个波长下的化测量。科研级1064nm激发波长的激光拉曼能够极大抑制荧光激发,将拉曼光谱的致命缺陷——荧光干扰——降低到小,这是其他科研级激光拉曼光谱仪所不具备的能力。

BaySpec Agility™

BaySpec Agility™作为一款具有高性能和高便携性的台式拉曼光谱仪,配有单束激光(532nm,785nm和1064nm),或者双束激发激光(任意两种532nm,785nm和1064nm),两种独立配置。BaySpec 提供独特的1064nm 波长选项,近红外1064nm 的激发是某些材料的波长,包括大多数石油产品样品、药品、爆炸物和其他混合样品显示出很强的荧光性。Agility™能够迅速选择适应样品在几乎所有条件下的测量需求,对样品制作没有特殊要求。Agility™的光学设计核心部分是分散体相位光栅(VPG)光谱仪,保证了1064nm激发波长下的有效拉曼信号检测。同时,为了保证在1064波长下的光信号强度,采用高达490mW激光强度的级联激光器,激光强度可自动调节,保证了有效拉曼信号的获得。特有的1064nm长波长集便携性与高抗荧光效果于一身,超高性价比的小型台式机,从多方位多层面提供全面的解决方案。

BaySpec Nomadic™

美国BaySpec Nomadic™显微拉曼光谱仪是同时配备三个发射源的拉曼显微镜,发射源覆盖了从可见光到近红外光谱,波长分别为532 nm、785 nm、1064 nm或者根据客户需要制定。Nomadic™ 配备有可扩展的近红外光谱发射源,在测量复杂基片的拉曼光谱时,荧光背景信号能够降至小。Nomadic™拉曼显微镜为每个激发波长配备了专用的光谱仪和探测器,确保的光谱覆盖范围、分辨率和灵敏度,而且不需要切换和共用。Nomadic™拉曼显微镜为了减弱激光功率,配有自动激光切换的特性,机械化的双边缝隙,ND过滤器。联接奥林巴斯科研级显微镜,模块化设计的Nomadic™不仅仅能够测量普通拉曼成像,还可进行微区可见/近红外成像,暗场瑞利散射,荧光成像以及实现原子力显微拉曼。BaySpec Nomadic™ 拉曼显微镜具有的灵活性和功能扩展性,可满足用户在不同条件下的测量需求。

仪器信息网:目前贵公司拉曼光谱仪重点关注的应用领域有哪些?看好哪个领域?主推的解决方案?

培科创新:美国BaySpec 激光拉曼光谱仪独有的科研级1064nm激发波长检测,广泛应用在材料科学,食品安全,药物合成,刑侦文检,电化学分析等个领域。

A)美国BaySpec公司拉曼光谱仪在医药领域的应用

拉曼光谱技术是一种非接触,无损的快速检测技术,能方便地给出物质的结构、组分等指纹信息,并且能从分子层面上识别各类物质及晶型结构,非常适合用于制药过程及药品检测。

虽然红外吸收光谱技术已经广泛地应用于制药行业,但其具有一定的局限性。与红外吸收光谱相比,拉曼光谱具有如下明显的技术优势:

光谱分辨率更高,能给出更多的光谱细节,信息更加丰富;

拉曼测试简单,不需要制样。红外需要制样,对于某些硬度高的样品,制样尤其困难;

具有更好的共焦显微性能,空间分辨率达到亚微米级,可给出样品的精细化学组分分布图像;

可在线原位分析;

可更加直接的与多变量校正、回归分析结合,从而进行定量分析。

以上特点决定了拉曼光谱在制药的各个环节中都具有巨大的应用潜力,如:原料筛查;过程监控,包括反应、晶化、配药、干燥、混合等;晶型识别;有效成分和赋形剂的表征等。以下列出几个BaySpec拉曼光谱仪在药物中的典型应用:

(1).成份鉴别

拉曼光谱给出物质的结构、组分及官能团等信息,是物质的指纹图谱,可方便地鉴别、区分各类药物的成分。

下图为扑热息痛、阿司匹林、咖啡因等药物组分的拉曼光谱(测试仪器为BaySpec Nomadic™拉曼光谱仪在1064nm波长下的拉曼光谱)。由指纹图谱可清晰地对各物质进行识别和指认。

扑热息痛、阿司匹林、咖啡因等药物组分的拉曼光谱图

(2).晶型研究:多晶型、伪多晶现象识别

多晶型是药物中非常常见的重要现象,它直接影响到药物的生物利用度、药效、毒副作用、制剂工艺及稳定性等。晶型的控制是衡量药品质量和效果的一个重要标准。

目前常用来研究晶型的方法有:X射线衍射、红外光谱及热台显微方法等;这些方法都有各自的限制:X射线衍射通常样品量要求较大,不利于分析混合物中各组分,操作复杂且整机价格昂贵。红外光谱方法需要样品制备,尤其是在研磨过程中可能导致晶型转换,而且光谱分辨率不高。

与这些方法相比,拉曼光谱技术有以下优点:对样品的要求量比较少、无损、无接触、不需要样品制备、可进行1~2μm的微区分析,且精度和光谱分辨率高,适合用于药物的快速分析。

根据研究D-甘露醇(D-mannitol),具有α-, β- 和δ-三种多晶型,具有相同的化学式,但结构不同,是同分异构体。下图中,使用BaySpec的 RamSpec™-HR 高分辨1064nm拉曼光谱测试分析,能清晰地分辨出这三种物质状态。

D-甘露醇(D-mannitol),具有α-, β- 和δ-三种晶型拉曼光谱图

B) 美国BaySpec公司拉曼光谱仪在文检领域的应用

(1). 红色印泥的主要成分是涂料黄、银珠、大红粉、重晶石粉、蓖麻油、牛油、陶土、乙萘酚、石炭酸、艾绒或木棉等,各厂家出品的印泥配料各有不同。通过盖印,印泥色料转移到纸张上,蓖麻油、牛油使印迹被纸张吸收并在纸张表面结膜,牢固地固着在纸张上。乙萘酚和石炭酸为油溶性防腐剂,防止艾绒生霉。正因为各个品牌的印泥配方成分不同,在拉曼光谱中它们的谱线也各不相同。司法鉴定中的文件很多为借据、合同、契约、收条等,常盖有公章或名章,伪造公章和名章的方法有手工刻制、照相制版和彩色复印法等。只要有对应的真实使用的印泥印油样本,这种种方法伪造的印迹,显微拉曼光谱技术都是易于鉴别区分的。

测试仪器:BaySpec Agility™

两种市面常见品牌的水性红色印泥的鉴别,根据特征峰的不同,从图中可以明显的区分两种红色印泥。

(2).黑色签字墨迹的主要成分为碳黑等,在司法文检的检测中占有非常重要的部分。黑色墨水或者黑色碳粉印刷品对光具有很强的吸收能力,而且在纸张上的黑色墨水具有较强的荧光激发,使用普通的显微共聚焦拉曼进行测试,很难获得有效的拉曼光谱,而且较短的激发波长会产生大量的能量,灼烧测试样品。使用BaySpec-1064nm激发波长,能够很好的解决这方面的问题。1064nm波长不仅能极大抑制荧光产生,而且较长的激发波长,能量较低,热量较少,不会灼烧样品。

黑色签字笔迹测试,测试仪器:BaySpec Nomadic™显微拉曼光谱仪

仪器信息网:从整个行业来分析,目前拉曼光谱仪都有哪些先进的技术值得大家期待?同时有哪些问题亟待解决?未来拉曼光谱仪的技术发展趋势?

培科创新:现有的拉曼热点技术主要还是集中在表面增强SERS,针尖增强TERS,傅里叶变换拉曼光谱仪等高分辨率拉曼技术检测上。市场上拉曼光谱仪的配置和功能越来越趋于统一。未来的拉曼光谱需要在针对性领域进行开发设计,满足特定的需求。保证技术的创新性和实用性,是未来检测仪器的必要要求。如傅里叶变换拉曼光谱仪是针对红外光谱仪检测的不足,以及拉曼光谱仪对生物性材料的检测局限性,开发出的使用1064nm波长激发,保证了检测的抗荧光干扰和生物材料的活性。但是傅里叶变换拉曼光谱仪的设备价格昂贵,操作复杂,单一波长检测,在应用范围上具有局限性。美国BaySpec公司设计的色散型1064nm拉曼光谱仪,创新的开发体相位光栅技术,确保高通光效率,是科研级1064nmm的检测成为可能。同时可以配置多个激发长,应用范围得到极大的扩展。仪器操作简单,测试性能,对于拉曼光谱检测新技术开发提供了一种新思路。

仪器信息网:预测未来拉曼光谱仪的市场发展潜力(包括应用方向、方法标准、政策法规等)?

培科创新:拉曼光谱仪的应用范围得到越来越多人的认可,2010年国家药典将拉曼检测技术写入到药物检测标准内,对于拉曼检测技术在药物筛选、活性判别等领域的研究,具有重要意义。今年中期,国家标准《拉曼光谱》审定会在福州召开一次会议,此次国家标准工作组会议对《拉曼光谱仪》国家标准进行了相关讨论。随着国家加大对仪器设备正规化的重视程度,国产仪器标准将走向正轨。这将极大的提高拉曼光谱仪技术在各领域的研究开发。

2014年的时候就有行业论证报告指出国内拉曼光谱仪的市场价值超过1.3亿美元,现阶段的市场规模应该超过这个数字。拉曼光谱仪利用拉曼光谱分析技术,对物质的成分进行判定与确认的实验室仪器,以结构简单、操作简便、测量快速高效准确着称,适用于科研院所、高等院校物理和化学实验室、生物及医学领域等各方面。对于拉曼光谱技术的认可,广泛的应用前景,必将为拉曼光谱仪市场带来庞大的商机。

(来源:培科创新)


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