摘要：红外光谱能够鉴定一些具有独特红外指纹谱的重要生物成分，例如脂类、蛋白质、核酸和糖类化合物。然而，当尝试采用传统的红外显微镜方法识别在生物组织中的此类化合物时，由于配备的是热红外光源，其光强度低而且发射是全方向的，因而显微镜的空间分辨率受到了限制。同步加速光源的主要优势在于可从一很小的源点，在持续能量范围内保持极强的亮度。本文描述了Brookhaven国家实验室（厄普顿，纽约）同步加速光源的U2B光缆在红外生物成像方面的应用。
Synchrotron Infrared Spectroscopy at Beamline U2B
Nebojsa S. Marinkovic, Mark R. Chance, Kenneth M. Dokken, Lawrence C. Davis, David
H. Linkous, and Jane M. Flinn
Abstract: IR spectroscopy has the ability to identify important biological components such as lipids, proteins, nucleic acids, and carbohydrates, which have unique IR spectral fingerprints. However, when attempting to identify these compounds in biological tissues using conventional IR microscopy, the spatial resolution of a microscope equipped with a thermal IR light source is limited because of its low intensity and omni-directional emission. Synchrotron light has the primary advantage of extreme brightness over a continuous energy range from a source of small size. This article describes biological IR imaging applications using the U2B beamline at the National Synchrotron Light Source, Brookhaven National Laboratory, Upton, NY.
红外光谱通过振动光谱来识别分子组成。生物样品的主要成分包括脂类、蛋白质、核酸和糖类化合物；每种成分都具有独特的红外指纹区，并在中红外区（500-5000 cm-1）吸收红外辐射。红外显微镜因可以在空间上分辨不同类的样品和/ 或者小粒子而在生物样品分析中经常被采用。当所考察的样品区相对较大时（几十微米），采用传统的红外显微光谱仪可以得到高质量的光谱数据。然而在空间分辨率接近衍射限，也就是入射波长时，它的通量（光强）就受到了限制。这是因为传统的红外光谱仪配置的是热光源，就像灯泡一样，光线向所有方向（全方位）发射。从技术上难以将这种光源发射的所有的光集中于一个小点上。此外，热光源（如碳硅棒光源）的光子通量不能充分满足远红外光谱实验。这是因为当波长峰值从中红外区改变到远红外区时，输出量会下降４个数量级。
同步加速光源可以克服在中红外区和远红外区存在的困难。其主要优点是它的光亮度（即在单位光源面积和立体角上发射的光子通量）高于碳硅棒光源的100~1000 倍[1]。同步加速光源在光亮度方面的优势不是因为高通量，而是在于其固有的有效的小光源尺度和窄角度的光发射。高亮度适用于有限通量内的任何测量（小面积，或窄光束，或者两者均需要），因此同步加速光源红外显微光谱可以很好地满足需要。此外，不像单波长激光或窄范围可调激光，同步加速光源产生的是白光，即整个能量光谱的光，从X - 射线到远红外，以至到微波区。采用这种具有独特的强光亮和连续的频率范围的光，可以用少于碳硅棒热光源的30 倍采集次数对更少量的或更稀的样品进行中红外区的研究。在远红外区，同步加速光源的通量超过碳硅棒热光源[1]，从而使在这一频率区（未研究过的）的研究成为可能。
在过去10 年中，应用同步加速光源的红外辐射的研究有所增加[1,2]。今天，全世界40 个正在使用的同步加速器设备中，大约一半以上有至少一个红外线光缆在使用或在建设[3]。目前，设在Brookhaven 国家实验室（厄普顿，纽约）的国立同步加速光源（NSLS）有6 个红外光缆在运行中。而在与同步加速光源红外光谱相关的研究中，尽管其最普通的应用是用于红外显微光谱，它在其它课题，如真空高压表面科学、电化学、生物和环境科学中的应用也发展非常迅速。
1 实验部分 NSLS 的U2B 光缆是世界上仅有的主要用于生物医学和生物学研究的红外线光缆。有关它的描述及仪器的使用和性能已被报道[4]。简单地说，从紫外/ 红外环中发出的同步加速光经过低真空管进入氮气吹洗的Magna 860 光谱仪（Thermo Electron [Nicolet], Madison, WI）的外部输入端。在通过干涉计阶段之后，光束被输送入NicPlan 显微镜（Thermo Electron [Nicolet]）或一个为低温恒温和/ 或远红外测量而特制的真空盒中。
采用显微镜检测样品时，通常用显微镜专用的薄片切片机将冷冻的或注入石蜡的待测样品切至5~15μm 的切片，再将其放在一反射载玻片上或红外透明窗口上分别进行反射或透射光谱的测定。远红外和/ 或低温恒温测量通常采用粉末样品在透射模式下进行。
型号：GC-102M气相色谱仪
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