2013年1月8日由北京理化分析測試技術學會光譜分會主辦的“2012年北京光譜年會”在天文館舉辦。本次會議就原子光譜和分子光譜分析技術動態、光譜分析儀器方面的新進展,以及光譜學與化學計量學等問題進行學術交流,并邀請光譜分析和化學計量學領域的16位專家作專題報告。200余名來自科研院所、質檢機構、儀器公司等單位的代表參加了此次會議,其中一些老專家反映本次參會代表中增加了很多中青年代表的面孔。
鄭國經首先代表主辦方致辭,并給大家作了2012年光譜活動情況通報:2012一年來光譜分析儀器及分析技術方面的交流活動很活躍,隨著國家加大對國內科學儀器發展的支持力度,國產儀器的發展和創新研討都促進了光譜儀器的發展。
《國家重大科學儀器設備開發專項》啟動兩年來,全國共有120余個項目獲批,總計國撥經費18億元。其中,中國分析測試學會開展了重大科學儀器設備重點資助儀器的類型確定,并提供給科技部及有關部門參考,光譜學會參與了儀器類型調研、評價。通過以上工作發現行業屆當前關注應用面大量廣并具有產業化前景的光譜類、質譜類儀器。此外,“2012中國科學儀器發展年會”、原子光譜沙龍(第五期)、PFIT-光譜儀器專題論壇、iCS2012-“光譜網絡研討會”等活動也相當活躍。
吳海龍介紹到,近年來光譜分析的熱點是:ICP-AES、AA、NIR、MIR、EEMf、上轉換近紅外熒光、SERS、NMR等。光譜分析對應于電磁波的不同波段,結合激發、發射、吸收、熒光、散射等譜圖產生形式,可形成光譜(波譜)分析方法的龐大家族。
而化學計量學是通過數學、統計學及其他方法和手段對復雜化學體系的量測值與體系狀態之間建立聯系的一門學科,是化學量測的基礎理論和方法學。吳海龍還在報告中綜述了代表性光譜量測手段與化學計量學多維校正等方法相結合的理論與應用研究的新進展。
褚小立談到,化學計量學可以提高分析方法的準確性和重復性,可以用測試方便的方法在某些場合部分替代繁瑣的方法,并且可以找出樣本之間的規律性等。
此外,褚小立還指出,采用化學計量學方法解決任何一個問題,都應深入了解和掌握該問題所涉及的領域及相關化學背景知識。另外,在解決實際問題時,還要根據具體的情況來選擇合適的化學計量學方法,并非要用新或復雜的方法。后,褚小立還指出化學計量學方法的發展空間廣闊而深遠,所以應該普及化學計量學知識,正確使用化學計量學工具,解決實際問題。
陳建波在報告中首先介紹到以往的化學計量學技術多用于近紅外光譜而少用于中紅外光譜,是因為純物質或簡單混合物的中紅外光譜特征顯著,可以直觀簡便地進行解析。但是對于復雜的生物樣品、中藥和食品,其成分多樣化導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,需要借助化學計量學技術進行客觀量化的譜圖解析。
中紅外光譜結構關系明確,與相似度量化、多元曲線分辨等方法結合可以解析復雜混合物樣本的主體成分;指紋特征顯著,與信號分辨、模式識別等方法結合可以識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、重復性和重現性好,與多元校正等方法結合可以定量分析復雜混合物中的特定成分。但是,陳建波同時也指出,中紅外光譜與化學計量學結合,是復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。
周群在報告中介紹到與其它顯微光譜技術相比,顯微紅外光譜的主要優勢在于直接、無損、快速、簡便。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記的直接分析技術,不僅可以對混合物成分進行詳細的定性分析,又可以對某些特定成分進行準確的定量分析。
但是,一次紅外光譜圖像測試通常會采集成千上萬張光譜,難以對所有光譜進行逐一人工解析,所以必須借助一定的化學計量學方法。
張新榮從2004年的諾貝爾醫學獎講起,介紹了動物的嗅覺系統工作原理。重點介紹了課題組提出的一種基于納米材料催化發光陣列傳感原理的新思路,該思路利用所設計的納米陣列人工模擬嗅覺單元,對不同物質響應產生不同的催化發光圖案,通過模式識別系統的判別,實現了對復雜物質的分析與識別。
該系統具有不消耗試劑、無需光源、儀器結構簡單、使用壽命長等特點,具有現場、實時快速檢測的功能。
袁洪福在報告中介紹到,近紅外光譜分析是一種快速、高通量和無損的品質檢測技術,而且成本低,操作方便,在現場快檢、工業過程分析與質量控制方面,具有其它分析技術難以比擬的優勢,未來將成為我國民生與工農業領域不可或缺的重要技術。
此外,袁洪福還介紹到“十五”以來我國近紅外分析技術獲得了長足的進展,但在儀器、軟件、建模、聯網、技術標準等方面與先進技術水平相比有較大的差距。儀器以及關鍵部件主要依賴進口,缺乏模型庫以及相關技術標準等,嚴重制約了在我國重要領域中的應用。后,袁洪福還介紹了近紅外光譜分析模型傳遞理論與技術方面的相關情況。
楊嘯濤在報告中介紹到,CSHRAA(連續光源-高分辨-原子吸收)的誕生是原子吸收發展中的一件大事,除了原子吸收內在的原因外,相關技術的發展是很重要的推動力量。這種相關技術的發展不結束,儀器的發展也不會結束。在CSHRAA中由于使用了連續光源,外加其它技術的引進使得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,值得國內光譜儀器注意。脈沖氙燈具有低功耗,不發熱,利于光機穩定;無需預熱,使用方便;體積小,便于設計、安裝調整;色溫高,紫外強;脈沖發光功率高,無臭氧;壽命長等優點。
閔順耕介紹到光譜成像技術是光譜分析技術和圖像分析技術發展結合的產物,其中近紅外圖像正逐漸成為對樣品表面進行高品質光譜分析的一種有效手段。具有穿透能力強,成像干擾小,無需切片,適應粗糙表面,非破壞性,適合鮮活組織原位測定,也可以對培養液中的組織或細胞進行直接的測定。此外,閔順耕還介紹了近紅外光譜成像技術的儀器:LED 濾光片型、光柵型、Hadamard型、AOTF型和干涉型等種類。
光譜年會同期還舉辦了小型儀器展,安捷倫科技有限公司、島津企業管理(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、鋼研納克檢測技術有限公司、北京世紀百方科研條件技術服務有限公司等分析儀器企業參加了展會。
本次光譜會還于2013年1月9日在北科大廈舉辦了“光譜分析與化學計量學方法培訓班”,并邀請了清華大學孫素琴、湖南大學吳海龍、清華大學陳建波、安捷倫科技有限公司宋建華、島津企業管理(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專家對光譜分析中常用的化學計量學方法做相關培訓。