相較于原子光譜市場，業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為，分子光譜的市場活躍度更勝一籌。Instrument Business Outlook(IBO)曾經(jīng)的一份研究報(bào)告顯示，預(yù)計(jì)2019年全球分子光譜市場將達(dá)47億美元。其中，市場占比排名前三的是UV-Vis、NMR、IR，2018-2019年度增長速度排名前三的是NIR、Raman和IR。

市場的火熱與儀器技術(shù)的發(fā)展密不可分，分子光譜儀器在2019年度呈現(xiàn)了多元化的發(fā)展態(tài)勢，不僅是性能不斷改進(jìn)和提升，而且儀器正在向微型/小型化(便攜/手持)、專用化、在線式、自動(dòng)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等方向發(fā)展。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，申報(bào)91儀器信息網(wǎng)2019年度“科學(xué)儀器優(yōu)秀新品評(píng)選”活動(dòng)的光譜類儀器(審批通過)共計(jì)48臺(tái)，其中分子光譜類儀器36臺(tái)，占比75%。36臺(tái)分子光譜類儀器包括了16臺(tái)拉曼光譜儀、4臺(tái)紅外光譜儀、7臺(tái)近紅外光譜儀、4臺(tái)紫外可見分光光度計(jì)、3臺(tái)分子熒光光譜儀、2臺(tái)光纖光譜儀。

以下就部分類別儀器的最新技術(shù)進(jìn)展進(jìn)行概述：

拉曼光譜儀

近幾年，拉曼光譜技術(shù)和市場的發(fā)展勢頭可喜，實(shí)驗(yàn)室儀器和手持/便攜產(chǎn)品齊頭并進(jìn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，申報(bào)91儀器信息網(wǎng)2019年度“科學(xué)儀器優(yōu)秀新品評(píng)選”活動(dòng)的拉曼光譜相關(guān)儀器共計(jì)16臺(tái)。

科學(xué)研究的深入必然對(duì)拉曼光譜儀的性能提出更高要求，鑒于此, 面向高端科研，拉曼光譜技術(shù)的“內(nèi)功”也在不斷提升，在分辨率、變溫拉曼等方面取得了一系列的進(jìn)展。2019年，HORIBA在推出了NANO Raman系統(tǒng)，該產(chǎn)品掃描樣品面積從納米尺寸至樣品臺(tái)極限，通過TERS成像可以實(shí)現(xiàn)納米級(jí)空間分辨率，而且支持多種SPM模式，包括AFM、導(dǎo)電AFM、開爾文、STM模式等;對(duì)于長期困擾科研人員的變溫拉曼測量問題，美國Montana Instruments公司和Princeton Instruments公司聯(lián)合研發(fā)了超精細(xì)低溫顯微拉曼系統(tǒng)CryoRAMAN，溫區(qū)范圍4K-350K(4K-600K升級(jí)可選)，可實(shí)現(xiàn)石墨烯和過渡金屬的二硫化物等新型二維材料的低溫或變溫光譜測量等。

隨著拉曼技術(shù)的普及，越來越多的拉曼光譜儀進(jìn)入科研院校和企業(yè)實(shí)驗(yàn)室，用戶對(duì)拉曼光譜儀的智能化和自動(dòng)化提出了新的要求。在之前產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，賽默飛推出了DXR3xi顯微拉曼成像光譜儀、DXR3顯微拉曼光譜儀、DXR3智能拉曼光譜儀三個(gè)系列的產(chǎn)品。據(jù)介紹，DXR3xi顯微拉曼成像光譜儀采用智能化學(xué)成像和數(shù)據(jù)采集方法，較上一代產(chǎn)品更精確，反應(yīng)更迅速。DXR3智能拉曼光譜儀較上代產(chǎn)品更加自動(dòng)化，其采用按鈕式操作、專用的宏量取樣拉曼系統(tǒng)，將功能強(qiáng)大的拉曼技術(shù)帶入常規(guī)的分析實(shí)驗(yàn)室中。

作為一種非常有效的過程分析技術(shù)，不少儀器廠商也越來越重視在線拉曼儀器的開發(fā)和推廣。其中，雷尼紹就一改之前“傳統(tǒng)”的形象，推出了在線新品——Virsa光纖拉曼系統(tǒng)。這款產(chǎn)品兼具了光纖靈活性和研究級(jí)性能，具有多個(gè)激發(fā)選項(xiàng)，可避免熒光。只需點(diǎn)擊按鈕即可切換波長，無需重新放置樣品。此外，該產(chǎn)品還支持塊狀大樣品分析探頭、高空間分辨率探頭等多種探頭;北京中教金源的CEL-BRS BrightRaman遠(yuǎn)程在線拉曼測試系統(tǒng)以高重頻脈沖激光器和門控單光子相機(jī)為核心，其中，納秒門控選通技術(shù)可大幅抑制背景輻射、環(huán)境光以及熒光等帶來的干擾，陣列單光子相機(jī)可以準(zhǔn)確探測每個(gè)收集到的拉曼光子。

相對(duì)于實(shí)驗(yàn)室拉曼光譜儀而言，便攜/手持拉曼光譜儀雖然經(jīng)歷了市場相對(duì)“沉思”的2019，但是同時(shí)各大廠家也在這一年選擇了深耕其產(chǎn)品和技術(shù)，在熒光抑制、靈敏度、算法等方面進(jìn)行了深入的研究。比如奧譜天成不僅推出了適合高熒光物質(zhì)的，超熒光抑制的1064nm手持拉曼光譜儀ATR6600手持式拉曼光譜儀，而且推出了采用無光纖式自由空間光傳輸?shù)腁TR6500_785nm手持式拉曼光譜儀，同等條件下，總體效率提高30%-40%，同樣信號(hào)采集時(shí)間減少了約30%-40%，更少的器件實(shí)現(xiàn)了儀器的最小化設(shè)計(jì)和更低的生產(chǎn)成本;如海光電推出了高性能便攜式拉曼光譜儀Raman11510和手持式拉曼光譜儀 DHR1000，前者內(nèi)置高性能紅外增強(qiáng)型光纖光譜儀，提高了在波長超過800nm的近紅外波段的信號(hào)靈敏度，后者集成了785nm和830nm兩種激發(fā)波長，拓寬了一臺(tái)手持式拉曼光譜儀可檢測的樣品數(shù)目和應(yīng)用范圍。

鑒于拉曼光譜的技術(shù)特點(diǎn)，其在儀器的專用化、網(wǎng)絡(luò)化、便攜式方面獨(dú)具優(yōu)勢?；诖?，各大儀器公司推出了一系列的儀器新品。比如，卓立漢光推出了定位于液體樣品專用的便攜式拉曼光譜系統(tǒng)FI-Lite，以及定位于在線檢測的便攜式光纖探頭拉曼光譜系統(tǒng)FI-FO，兩款儀器均從使用者角度出發(fā)設(shè)計(jì)，采用筆記本式的一體式結(jié)構(gòu)，堅(jiān)固耐用;同方威視的新RT5000食品安全檢測儀專注于提供多目標(biāo)物、非特異性痕量篩查的食品安全整體解決方案，其添加光纖探頭及升級(jí)版的定量檢測模塊，檢測方式更靈活，檢測結(jié)果更準(zhǔn)確;海洋光學(xué)推出了具有強(qiáng)大云端開發(fā)、管理和計(jì)算功能的快速手持物質(zhì)識(shí)別儀HRS-5A，可更換電池，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立充電;

此外，深圳艾捷克科技推出了采用了新型空間耦合光學(xué)設(shè)計(jì)，并融合化學(xué)計(jì)量學(xué)算法的手持式拉曼光譜分析儀R-2000;瑞典Serstech公司(大昌華嘉代理)推出了的重650g的手持式拉曼光譜儀Serstech 100 Indicator，分辨率8~10cm-1。

近紅外光譜儀

小型化一直是近年來儀器設(shè)計(jì)和制造的一個(gè)重要的發(fā)展趨勢，這類儀器具有體積小、重量輕、可集成化、可批量制造以及成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)近紅外儀器而言，儀器的微型化將推動(dòng)近紅外技術(shù)飛速發(fā)展和應(yīng)用普及，使得近紅外技術(shù)進(jìn)入社區(qū)和家庭成為可能，存在著較強(qiáng)的生命力和巨大的潛在應(yīng)用市場。為此，小型甚至微型近紅外一直吸引著大家的眼球，比如，臺(tái)灣超微光學(xué)的近紅外光譜儀RS1680采用MEMS矽晶圓波導(dǎo)片專利技術(shù)，精度提高20倍，生產(chǎn)良率從50%提升至95%，成本降低至十分之一;作為onsite手持式近紅外光譜儀的升級(jí)版，VIAVI微型近紅外光譜儀MicronIR OnSite-W(北京凱元盛世代理)集成了電池、按鍵、藍(lán)牙，將支持無線傳輸?shù)慕t外光譜儀實(shí)現(xiàn)了便攜式、手持式設(shè)計(jì)，內(nèi)置鋰電池，續(xù)航超過10小時(shí)。

作為分子光譜類儀器中大家普遍看好的一類儀器，近紅外光譜儀的專用化也備受關(guān)注。2019年度“科學(xué)儀器優(yōu)秀新品評(píng)選”活動(dòng)中審批通過的近紅外光譜儀共計(jì)6臺(tái)，其中4臺(tái)是專用型產(chǎn)品。其中，珀金埃爾默的DA 6200 近紅外肉類分析儀基于下一代二極管陣列近紅外透射光譜技術(shù)，可在30秒內(nèi)提供樣品中脂肪、水分、蛋白質(zhì)水平以及膠原蛋白、鹽和灰分的精確檢測結(jié)果;福斯分析儀器公司的Infratec 近紅外谷物分析儀支持?jǐn)?shù)字化連接，多臺(tái)儀器通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)輕松管理，可以隨時(shí)掌握生產(chǎn)數(shù)據(jù);迅杰光遠(yuǎn)的IAS-F100-L水果內(nèi)部品質(zhì)分選系統(tǒng)采用靈活的模塊化設(shè)計(jì)，可直接在原有分選線基礎(chǔ)上安裝模塊，依據(jù)水果甜度、酸度等內(nèi)部品質(zhì)信息，針對(duì)大、中等不同尺寸水果樣品進(jìn)行實(shí)時(shí)快速的分析、分選。此外，迅杰光遠(yuǎn)還推出了針對(duì)液體快速測量設(shè)計(jì)而成近紅外液體分析儀IAS- Droplets ONE，該儀器采用透反射方式，只需0.2ml液體即可快速輸出分析結(jié)果。

另外，珀金埃爾默還推出了FT 9700 傅里葉變換近紅外光譜儀，該儀器采用Dynascan 干涉儀設(shè)計(jì)，系統(tǒng)無需通過動(dòng)態(tài)校正來補(bǔ)償動(dòng)鏡在運(yùn)動(dòng)中造成的誤差，可以實(shí)現(xiàn)長期可靠工作;標(biāo)配高靈敏度、方法可轉(zhuǎn)移的反射采樣附件(NIRM)，并配合磁性可卸的旋轉(zhuǎn)樣品臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)固體、液體及粉末樣品的快速直接測量，1分鐘內(nèi)獲取結(jié)果。

紅外光譜儀

作為一類比較成熟的儀器分析方法，紅外光譜在各行各業(yè)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。但是，隨著科研的深入，以及實(shí)際應(yīng)用需求的多樣化，紅外光譜儀在性能指標(biāo)、操作的靈活性以及專用化等方面的進(jìn)步仍將推動(dòng)該市場的發(fā)展。

空間分辨率和時(shí)間分辨率是紅外光譜儀重要的性能體現(xiàn)。2019年度“科學(xué)儀器優(yōu)秀新品評(píng)選”活動(dòng)中審批通過的紅外光譜儀中，美國PSC的非接觸式亞微米分辨紅外拉曼同步測量系統(tǒng)mIRage(QUANTUM量子科學(xué)儀器貿(mào)易(北京)有限公司代理)基于獨(dú)家專利的光熱誘導(dǎo)共振(PTIR)技術(shù)，突破了傳統(tǒng)紅外的光學(xué)衍射極限，空間分辨率高達(dá)500 nm，可以幫助科研人員更全面地了解亞微米尺度下樣品表面微小區(qū)域的化學(xué)信息;IRsweep公司推出的IRis-F1時(shí)間分辨快速雙光梳紅外光譜儀(QUANTUM量子科學(xué)儀器貿(mào)易(北京)有限公司代理)是一種基于量子級(jí)聯(lián)激光器頻率梳的紅外光譜儀，突破了傳統(tǒng)光譜儀需要幾秒鐘或者更長的測量時(shí)間來獲取一個(gè)完整的光譜的限制，能實(shí)現(xiàn)高達(dá)1 s時(shí)間分辨的紅外光譜快速測量。

測試的快速以及操作的便捷一直是儀器使用者的需求，針對(duì)此，賽默飛傅里葉變換紅外光譜儀Nicolet Summit 配置了智能采集背景功能，儀器在空閑時(shí)自動(dòng)采集背景，可將分析時(shí)間縮短 50%，而且其開放式樣品倉兼容性可讓用戶自由選用來自各個(gè)制造商的100多個(gè)紅外光譜采樣附件，新的OMNIC Paradigm 軟件包含一個(gè)多達(dá)10,000 張紅外光譜的譜庫。

此外，在專用化方面，安東帕專為葡萄酒市場定制了 FTIR 儀。據(jù)悉，該儀器12 次 ATR 測量池能夠提供理想的信號(hào)強(qiáng)度，結(jié)果幾乎不受混濁或含氣樣品的影響，一次測量便可快速獲取包括乙醇、糖和酸類含量在內(nèi)的超過13個(gè)參數(shù)數(shù)據(jù)。

紫外可見分光光度計(jì)

紫外可見分光光度計(jì)在當(dāng)前已經(jīng)是非常成熟的分析儀器了，不過隨著科研要求的提升，儀器的分辨率、波長范圍、以及操作的便利性等依然在不斷完善。

2019年度“科學(xué)儀器優(yōu)秀新品評(píng)選”活動(dòng)審批通過的紫外可見分光光度計(jì)共有4臺(tái)，其中，珀金埃爾默和日立高新分別推出了紫外可見近紅外分光光度計(jì)。珀金埃爾默的LAMBDA 1050+使用無格柵PMT檢測器和Peltier冷卻PbS檢測器，四扇區(qū)分光技術(shù)，最大波長可達(dá)3300 nm，吸光度可到8A，波長準(zhǔn)確度可達(dá)0.025nm，紫外-可見區(qū)域的分辨率可以達(dá)到0.05 nm，近紅外區(qū)域的分辨率可以達(dá)到0.20 nm;日立高新的 UH5700采用Czerny-Turner高光量單色器和新研發(fā)的光柵，通過采用連續(xù)可變狹縫，可在紫外/可見/近紅外的超大波長范圍(190～3,300 nm)低噪音測定樣品。

作為一類非常成熟的、分布非常廣的分析儀器，用戶在操作的簡便性上的要求亦非常明顯。珀金埃爾默的LAMBDA 850+紫外-可見分光光度計(jì)為達(dá)到最高程度的自動(dòng)化，用戶可在測試分析方法中直接選擇樣品光束衰減器、起偏器和消偏器、光束遮擋器等基本的檢測附件;尤尼柯的紫外可見分光光度計(jì)UV2355采用人性化的外觀、可擴(kuò)展性的設(shè)計(jì)，8英寸高分辨率彩色觸摸液晶屏，給用戶呈現(xiàn)了便捷、直觀的圖形化操作界面，簡單易用。

分子熒光光譜儀

近年來，分子熒光光譜儀一直處于穩(wěn)定發(fā)展階段，不過2019年各大儀器廠商也發(fā)布了一些新的技術(shù)，給這類儀器的市場注入了新鮮的活力。比如日立高新技術(shù)公司的熒光分布成像系統(tǒng)(F-7100/F-7000的配件)將熒光分光度計(jì)與CMOS相機(jī)結(jié)合在一起，能夠同時(shí)觀察樣品光譜和圖像的技術(shù)。此外，該系統(tǒng)還運(yùn)用了智能光譜算法，可以獲取樣品任意區(qū)域的光譜信息。

雖然與進(jìn)口產(chǎn)品相比，國產(chǎn)分子熒光光譜儀在瞬態(tài)熒光方面還有一定的差距。不過，近年來，國產(chǎn)瞬態(tài)熒光的產(chǎn)品已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步。其中，2019年北京卓立漢光儀器有限公司推出了OmniFluo990穩(wěn)態(tài)瞬態(tài)光譜儀，該產(chǎn)品以960為基礎(chǔ)，增加了瞬態(tài)測試功能，配合高重頻皮秒激光器，可以實(shí)現(xiàn)最快200ps以上的壽命測試。