关于Summit X傅里叶变换红外光谱仪的技术解析

关于Summit X傅里叶变换红外光谱仪的技术解析

副标题： 高效耐用、智能灵活的新一代傅里叶变换红外光谱平台

发布日期： 2024年1月22日
作者： 森德仪器 应用技术部
仪器类别： 分析仪器 / 分子光谱设备
阅读时间： 约8分钟
关键词： 傅里叶变换红外光谱仪、FTIR、Summit X、分子结构分析、材料鉴定、过程分析、赛默飞世尔科技、森德仪器

摘要

本文深入解析赛默飞世尔科技（Thermo Fisher Scientific）Summit X傅里叶变换红外光谱仪的创新技术、性能与广泛应用。作为一款为严苛实验室环境设计的耐用型研究级光谱仪，Summit X集成了高稳定性干涉仪、智能诊断系统与直观操作软件，在保持光学性能的同时，大幅提升了仪器的可靠性与操作便捷性。文章将系统介绍其数字动态准直技术、EverGlo™ 红外光源、丰富的采样附件扩展性以及强大的数据分析软件，并重点阐述其在材料科学、化学品鉴定、制药、法医及质量控制等领域的关键应用价值。

一、产品概述与核心定位

Summit X 傅里叶变换红外光谱仪是赛默飞世尔科技推出的新一代高性能、高耐用性FTIR平台。其核心定位是成为科研与工业实验室中 “可靠的工作主力" ，旨在为常规分析、方法开发及前沿研究提供稳定、精准且易于维护的分子光谱解决方案。

核心设计理念：

• 坚固耐用，稳定可靠： 采用全金属封装、防震设计及环境温湿度补偿，确保在非理想实验室环境下长期稳定运行，数据重现性佳。

• 智能诊断，预见性维护： 集成智能监控系统，实时诊断仪器健康状态，提供维护预警，大化设备正常运行时间。

• 扩展灵活： 提供优异的光谱分辨率、信噪比和波数精度，并支持全面且即插即用的采样附件生态系统，轻松应对固体、液体、气体等各种形态样品分析。

• 操作直观，软件强大： 配备现代化的 OMNIC™ 软件平台，简化从方法设置、数据采集到谱图解析与报告的完整工作流程。

二、核心技术特点与性能解析

2.1 高稳定性与智能化的干涉仪系统

• 数字动态准直（DDA™）技术： 采用无磨损电磁驱动动镜和数字化实时反馈控制，每秒进行数千次准直校正。该技术确保干涉仪在振动、温度波动等干扰下始终保持准直，从根本上保证了长期光谱数据的稳定性和重复性，无需频繁人工调整。

• 全金属密封光学台： 核心光学部件密封于干燥、洁净的金属仓内，有效抵御环境潮气与灰尘侵蚀，光学稳定性远超传统开放式设计。

• 智能诊断与状态监控： 仪器持续监控光源能量、激光状态、分束器效率等关键参数，通过软件仪表板清晰展示，实现预测性维护。

2.2 高性能光学与检测系统

• EverGlo™ 中/远红外光源： 采用长寿命、能量输出稳定的空冷红外光源，无需外部水冷，开机即可快速达到稳定状态，节能且维护简便。

• 高性能检测器选项：

• 标准DTGS检测器： 覆盖中红外全范围，室温工作，性能稳定可靠，适合绝大多数常规分析。

• 液氮冷却MCT/A检测器（可选）： 提供高的检测灵敏度与信噪比，适用于微量样品、快速扫描或红外显微镜联用等 demanding 应用。

• 优异的性能指标： 提供高达0.25 cm⁻¹的光谱分辨率，优异的峰-峰噪声值和波数精度（通常优于0.01 cm⁻¹），满足严格的定性与定量分析要求。

2.3 灵活全面的采样附件系统

• 即插即用（Plug-and-Play）接口： 标准配置的智能样品仓支持众多赛默飞世尔 iS™ 系列智能附件，插入后自动识别并加载佳采集参数。

• 丰富的附件选择：

• 衰减全反射（ATR）： 钻石、锗、硒化锌等多种晶体材质的单次反射或多次反射ATR附件，实现无损、快速固体与液体分析。

• 透射样品架： 适用于液体池、KBr压片、薄膜等透射测量。

• 漫反射与镜面反射附件： 用于粉末样品、涂层、镜面材料分析。

• 气体池： 用于环境气体、反应过程气体监测。

• 红外显微镜（可选）： 实现微区化学成分可视化与 mapping 分析。

2.4 强大的软件与数据分析功能

• OMNIC™ Paradigm 软件： 基于工作流的现代软件界面，直观引导用户完成从采集到报告的每一步。内置丰富的谱库（聚合物、药物、矿物、法庭科学等）和强大的搜索算法。

• OMNIC™ Specta 软件（可选）： 提供更高级的数据处理、多变量分析（PCA、PLS）、定量建模和合规性工具，满足研发和法规要求。

• 合规性支持： 软件符合21 CFR Part 11等法规，具备完整的审计追踪、电子签名和用户权限管理功能。

三、应用场景与解决方案

Summit X FTIR 以其稳定、灵活的特性，广泛应用于需要分子结构信息和化学组分分析的各个领域。

3.1 主要应用领域

• 高分子与材料科学

• 应用场景： 聚合物种类鉴定、添加剂分析、共聚物组成测定、老化/降解研究、复合材料界面分析。

• 解决方案： ATR附件快速无损分析成品；红外显微镜进行缺陷分析和成分分布成像（mapping）。

• 制药与生命科学

• 应用场景： 原料药（API）鉴别与多晶型筛选、辅料分析、药物制剂一致性评价、生物分子（蛋白质、核酸）二级结构研究。

• 解决方案： 符合药典（USP， EP）要求的仪器验证包；ATR法快速进行原料鉴别；透射法用于定量分析。

• 化学品与石化

• 应用场景： 有机化合物结构鉴定、反应过程监控、油品分析（添加剂、氧化程度）、污染物检测。

• 解决方案： 强大的谱库用于未知物鉴定；流动池或在线探头用于实时反应监测；ATR用于粘稠液体和固体样品分析。

• 法医与鉴定

• 应用场景： 油漆碎片、纤维、爆炸物残留、文件真伪（墨水）等微量物证鉴定。

• 解决方案： 高灵敏度MCT检测器结合红外显微镜，对微克级甚至纳克级样品进行无损分析；连接专用法庭科学谱库。

• 食品与农业

• 应用场景： 油脂氧化酸败检测、掺假鉴别（如地沟油）、营养成分分析、农产品产地溯源。

• 解决方案： 通过特征官能团吸收进行定性筛查；结合化学计量学软件建立定量模型（如过氧化值、酸价）。

• 环境监测

• 应用场景： 空气颗粒物（PM）成分分析、水体有机污染物鉴定、微塑料定性定量。

• 解决方案： 红外显微镜分析滤膜上的单个颗粒物或微塑料；ATR法直接分析富集后的污染物。

3.2 典型案例分析

• 案例：聚合物改性材料研发中的配方分析与质量控制

• 挑战： 研发新型共混材料，需要快速评估不同批次、不同供应商的基料树脂是否一致，并分析改性添加剂（如增塑剂、阻燃剂）的分布均匀性。

• 解决方案： 使用 Summit X 配合钻石ATR附件。对于来料树脂，直接压紧在ATR晶体上，10秒内获得指纹光谱，与标准谱图对比即可快速鉴别。对于成品材料切片，使用红外显微镜进行线扫描或面扫描（mapping），直观显示各组分在材料中的空间分布情况。

• 成效： 实现了原材料入库的快速筛查，避免了因原料批次差异导致的产品性能波动；通过成分分布图优化了共混工艺，确保了产品质量均一稳定。

四、操作、维护与注意事项

4.1 标准操作流程简述

1. 开机预热： 开启电源，仪器自检并预热约15-30分钟至稳定。

2. 样品制备与放置： 根据样品形态选择合适的附件（如ATR），进行简单制备（如清洁、压平）后放置。

3. 方法设置：在OMNIC软件中选择采样附件、设置分辨率、扫描次数等参数。

4. 采集背景与样品谱图： 先采集背景（无样品时）光谱，再采集样品光谱，软件自动扣除背景得到样品的红外吸收谱图。

5. 数据分析： 进行谱峰标定、谱库检索、定量计算或生成报告。

4.2 日常维护要点

• 每日/每周： 清洁附件晶体表面（如ATR的钻石晶体），使用无水乙醇和柔软拭镜纸；检查干燥剂颜色，必要时更换或再生。

• 每月： 运行仪器性能验证（如聚苯乙烯薄膜标准谱图），检查能量水平和峰位精度。

• 定期： 根据智能诊断提示，可能需要对光源、激光器进行更换（通常寿命为数年）。

• 环境控制： 尽管仪器耐受性强，但仍建议在温湿度相对稳定、洁净的环境中使用。

4.3 关键注意事项

• 样品适用性： 确保样品对红外光透明或能产生有效ATR信号。高度不透明或强吸收的金属样品不适用常规透射和ATR。

• 水分与二氧化碳干扰： 实验室空气中的水蒸气和CO₂会在谱图中产生干扰吸收峰。确保光学台充分干燥，采集背景时条件与样品测量时尽量一致。

• ATR附件压力： 使用ATR时，需确保样品与晶体紧密接触，压力均匀且适度，过大会损坏晶体。

• 光谱解析专业性： 红外光谱的解析需要一定的化学结构和谱图知识，建议结合标准谱库和专业判断。

五、附录与参考资料

相关标准

该仪器的测试方法符合以下新国内外标准：

• GB/T 6040-2019《红外光谱分析方法通则》：中国红外光谱分析的基础通用标准。

• GB/T 32199-2015《红外光谱定量分析技术通则》：中国红外定量分析的技术标准。

• ISO 21543:2020《Milk and milk products — Guidelines for the application of infrared spectrometry》：乳制品红外光谱分析的国际指南。

• ASTM E1252-23《Standard Practice for General Techniques for Obtaining Infrared Spectra for Qualitative Analysis》：美国材料与试验协会关于红外定性分析通用技术的新标准。

• ASTM E168-23《Standard Practices for General Techniques of Infrared Quantitative Analysis》：美国材料与试验协会关于红外定量分析通用技术的新标准。

• USP <857>《Ultraviolet-Visible Spectroscopy》 & <1857>《Attenuated Total Reflectance Spectroscopy》：美国药典中涉及光谱学及ATR技术的章节。

六、文章信息

关于广东森德仪器有限公司

广东森德仪器有限公司是科学仪器领域专业的服务商与解决方案伙伴。我们不仅提供涵盖实验室通用仪器、分析测试设备、样品前处理系统等八大领域的高品质产品，更致力于为客户提供从实验室前期规划咨询、专业产品选型支持到售后全周期服务的整体解决方案。作为赛默飞世尔科技等国际品牌的合作伙伴，我们的服务网络已广泛覆盖高等院校、科研单位、制药、化工、材料、食品、环境及第三方检测等众多领域，为超过500家客户提供可靠、高效的技术支持。

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