IRis-F1 微秒时间分辨超灵敏红外光谱仪-化工仪器网-手机站

QUANTUM量子科学仪器贸易（北京）

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PPMS，MPMS，低温磁学，表面成像，样品制备，生命科学仪器

我们是谁
美国Quantum Design公司是科学仪器制造商，其研发生产的系列磁学测量系统及综合物性测量系统已成为业内进的测量平台，广泛分布于全球材料、物理、化学、纳米等研究域的科研实验室。Quantum量子科学仪器贸易（北京）有限公司(暨Quantum Design中国子公司) 成立于2004年，是美国Quantum Design公司设立的诸多子公司之，在全权负责美国Quantum Design公司本部产品在中国的销售及售后技术支持的同时，还致力于和范围内物理、化学、生物域的科学仪器制造商进行密切合作，帮助中国市场引进更多全球范围内的质设备和技术，助力中国科学家的项目研究和发展。
我们的理念
Quantum Design中国的长期目标是成为中国与进行进技术、进仪器交流的重要桥头堡。助力中国科技发展的十几年中，Quantum Design中国时刻保持着积进取、不忘初心、精益求精的态度，为中国科学家提供更质的科学和技术支持。随着中国科学在舞台变得愈加举足轻重，Quantum Design中国将继续秉承“For Scientist, By Scientist”的理念，助力中国科技蓬勃发展，助力中国科技在腾飞！
我们的团队
Quantum Design中国拥有支具备强大技术背景、职业化工作作风的团队，并致力于培养并引进更多博士业技术人才。目前公司业务团队高学历业硕博人才已占比超过70%以上，高水平人才的不断加入和日益密切的团队配合帮助QD中国实现连续几年销售业绩的持续增长
我们的服务
Quantum Design中国拥有完善的本地化售前、售中和售后服务体系。国内本地设有价值超过50万美元的备件库，用于加速售后服务响应速度；同时设有超过300万美元的样机实验室，支持客户对设备进行进步体验和深度了解。 “不仅提供超的产品，还提供超的售后服务”这将是Quantum Design中国区别于其他科研仪器供应商的重要征，也正成为越来越多科学工作者选择Quantum Design中国的重要原因。

详细信息

传统光谱仪由于光源，测量方式等限制，需要几秒钟或者更长的测量时间来获取个完整的光谱。然而，生物医学、化学动力学等许多过程都是发生在微秒的时间内，这些过程是传统技术的光谱仪没办法观察到。

瑞士IRsweep公司推出的IRis-F1时间分辨快速双光梳红外光谱仪是种基于量子联激光器频率梳的红外光谱仪，突破了传统光谱仪需要几秒钟或者更长的测量时间来获取个完整的光谱的限制，能实现高达1 μs时间分辨的红外光谱快速测量，提供了结合高测量速度（微秒时间分辨率）、高光谱分辨率和宽光谱范围的解决方案，这种高速的测量方案开启了生物医药、化学反应动力学光谱分析的全新的可能。

IRis-F1应用域

> 时间分辨光谱 > 动力学研究

> 光催化研究 > 高通红外光谱分析

> 适用固体、液体、气体样品化学成分分析

IRis-F1快速红外光谱设备点

> 1 μs时间分辨率 > 高达0.25 ~0.5 cm^-1波数分辨率 > 双量子联激光频率梳技术提供高能量光源	> 测量数据信噪比高 > 易于微量及痕量光谱分析 > 方便易用、可靠性高


	高信噪比

IRis-F1 微秒时间分辨超灵敏红外光谱仪原理示意图

IRis-F1快速红外光谱技术参数

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

设备选件：

IRcell – 超长光程激光样品池

> 适用于红外激光吸收光谱
> 工业、医疗、环境域的痕量气体检测
> 工业过程控制
> 安全监控
> 微量样品测试

更低容量更高灵敏度

> 光程长度：349 cm

> 样品池体积：38 ml

> 低边噪声水平：<0.2‰ rms

IRcell技术参数

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 应用案例

实时分析呼吸气体中的CO和CO₂ — using an EC‑QCL


实验装置示意图


实验测试结果 Ghorbani, R. & F. Schmidt, F.M. Appl. Phys. B (2017) 123: 144. doi:10.1007/s00340-017-6715-x

使用IRcell用于呼吸气体的分析结果显示： > 成功探测呼唤气体中的CO₂和CO > 较长的光程具有痕量气体探测的势 > 对痕量气体探测具有很高的信噪比		IRcell适用于： > 工业、医疗、环境域的痕量气体检测 > 工业过程控制 > 安全监控 > 微量样品测试

应用案例

■ 高温反应动力学研究

近期，斯坦福大学的NICOLAS H. PINKOWSKI研究团队与IRsweep公司合作成功用微秒时间分辨超灵敏双光梳红外光谱仪-IRis-F1（Dual-comb spectrometer, DCS）演示了中红外QCL的双梳状光谱仪在高能气相反应中的微秒分辨单次测量的应用。实验中配备了两个频率梳和多套立的验证测量系统，在压力驱动下的高温、高压反应釜中研究了种剧烈的丙炔氧化化学反应。具体而言，作者在1225 K，2.8 大气压和2％p-C₃H₄ / 18％O₂的预点火条件下，测量了丙炔与氧气之间1.0 毫秒高温反应的详细动力学光谱。实验所采用的量子联激光的双梳状光谱仪（DCS）是由两个立运行的，非固定频率的频率梳组成，其发射波长带宽为179 cm-1 (1174 cm-1-1233 cm-1), 具有9.86 GHz的自由频谱范围和5 MHz的频梳间距，可实现实测4 μs的时间分辨率（理论时间分辨率0.2 μs）。同时，作者使用另套立的带间联激光（ICL）光谱仪对DCS测量的精度做了仔细的对比研究，确认了DCS测量的准确性。研究结果表明，单脉冲DCS可以以4 μs时间分辨测量速率解析丙炔氧化动力学，DCS数据清楚显示：在反应早期（0-0.6 ms）能观察到宽带丙炔吸收征峰，而在0.75 ms之后可以观察到水的精细征光谱。在剧烈的高温高压反应中（1 ms 内约2500K和60倍的温度和压力变化）DCS数据显示了出良好的信噪比，其信号的自然噪声抑制和时间分辨率在高焓测试环境中显示出明显势。同时，立的辅助激光测量光谱（ICL）结果与DCS系统测量结果具有良好的致性。此外，DCS能够解析与温度直接相关的量子态信息。并且，随着光谱模型和高温截面数据库的改进，将来DCS系统的测量准确性会进步提升。随着中红外双梳光谱技术的出现，为超灵敏双光梳红外光谱仪在高焓反应和非平衡环境的反应动力学研究中提供了广阔的研究机遇。研究者坚信超灵敏双光梳红外光谱仪在高能反应动力学研究中将会有更多应用前景。

参考文献：

[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

■ 菌紫红质时间分辨红外光谱研究

菌紫红质（bacteriorhodopsin）是存在于细菌（如生活在盐湖中的嗜盐细菌）中的光敏跨膜质子泵。


菌紫红质结构示意图	盐湖中嗜盐细菌光敏变色	实验装置示意图

时间分辨快速双光梳红外光谱测量结果显示：

> 成功观察到微秒时间分辨下的菌紫红质光敏状态变化
> 在微秒测试时间内，mOD浓度下光谱结果良好

> 光谱噪音水平低

时间分辨快速双光梳红外光谱适用于：
> 直接分析快速生物过程
> 实时研究动力学变化
> 高通分析蛋白-配体相互作用

时间分辨快速双光梳红外光谱测量结果

■ 光催化过程的时间分辨红外光谱研究

三联吡啶钌（Ru(bpy)₃²⁺）由于具有良好的受激发性，在电致发光（ECL）检测域有着广泛的应用。

光催化水分解反应机理:

(i) Ru(bpy)₃²⁺ 被光激活；(ii) 消耗 S₂O₈^2- ，变为3+ 价转态; (iii)在 Co₃O₄ 催化下，电子从水转移到 Ru(bpy)₃³⁺ 还原成2+价转态

相应的实验方案示意图

		时间分辨快速双光梳红外光谱测量结果显示： > 成功观察到微秒时间分辨下的催化反应 > 获得μOD浓度下信号 > 能结合ATR技术时间分辨快速双光梳红外光谱适用用于： > 催化反应 > 化学反应 > 反应过程监控
时间分辨快速双光梳红外光谱测量结果