Спектроскопия в ближнем инфракрасном диапазоне
-
История и теория
- Открытие энергии в ближнем инфракрасном диапазоне приписывается Уильяму Гершелю.
- Первое промышленное применение началось в 1950-х годах.
- В 1980-х годах Карл Норрис применил БИК-спектроскопию для оценки качества сельскохозяйственной продукции.
- В 1990-х годах NIRS стала более мощным инструментом научных исследований благодаря световолоконной оптике и монохроматорному детектору.
-
Приборы и методы
- Приборы для ближней ИК-спектроскопии аналогичны приборам для УФ-видимого и среднего ИК-диапазонов.
- Используются источники, детекторы и рассеивающие элементы.
- ПЗС-матрицы подходят для более короткой части инфракрасного диапазона, InGaAs и PbS — для длин волн выше 1100 нм.
- Методы многомерной калибровки используются для извлечения химической информации из сложных спектров.
-
Аналитический метод
- Использование БИК в качестве аналитического метода возникло независимо от среднего ИК-диапазона.
- Количественный ИК-анализ проводится путем выбора калибровочных образцов и определения корреляции между спектральными характеристиками и концентрациями.
- Сложность спектров устраняется многомерной калибровкой.
-
Приложения
- Анализ пищевых продуктов, фармацевтических препаратов, продуктов сгорания.
- Астрономическая спектроскопия для изучения атмосфер холодных звезд и молекул в молекулярных облаках.
- Сельское хозяйство для определения качества кормов, зерна, масличных культур и других продуктов.
- Удаленный мониторинг растений и почв, изучение атмосферы.
- Наука о материалах для измерения толщины пленок и исследования оптических характеристик наночастиц.
- Медицинское применение для оценки насыщения гемоглобина кислородом и функции микрососудов.
-
Оптическая визуализация мозга
- Оптическая визуализация позволяет измерять активность областей мозга через мониторинг уровня гемоглобина.
- NIRS используется для быстрого скрининга внутричерепного кровотечения.
- Функциональные NIRS могут оценивать функции мозга через неповрежденный череп.
-
Различия между NIRS и другими методами
- NIRS предоставляет количественные данные, в то время как DOT/NIRI используются для обнаружения изменений оптических свойств ткани.
- NIRS может использоваться для исследования других тканей, таких как мышцы, молочная железа и опухоли.
-
Применение NIRS
- NIRS используется в неврологии, эргономике, реабилитации, урологии и спортивной медицине.
- NIRS в сочетании с ICG измеряет мозговой кровоток и скорость потребления кислорода.
- NIRS применяется в педиатрической реанимации для оценки сердечного выброса.
-
Другие методы инфракрасной медицинской визуализации
- Оптическая когерентная томография (ОКТ) позволяет получать 3D-изображения с высоким разрешением.
- ОКТ используется для визуализации сетчатки и коронарных сосудов.
- Гемоэнцефалография (HEG) использует NIR для тренировки мозговой активности.
-
Периферийные NIRS
- NIRS может оценивать функцию периферических микрососудов.
- Тест на окклюзию сосудов (VOT) используется для оценки функции микрососудов.
-
Промышленное применение NIRS
- NIRS используется в химических анализах для определения размера частиц.
- NIRS не обеспечивает получение изображений путем картирования, но используется для калибровки анализаторов углекислого газа.