1 便攜式光譜儀的應用 001 1.1 概述 001 1.2 應用的演進 001 1.3 什么定義了應用? 004 1.3.1　混合物 005 1.3.2　定性分析和定量分析 006 1.3.3　操作空間 007 1.3.4　操作和維護問題 009 1.4 儀器的投資回報 010 1.5 現(xiàn)場樣品制備 011 1.6 便攜式光譜儀的商業(yè)成功 013 1.6.1　市場營銷 013 1.7 結(jié)語和未來應用 014 縮略語 015 參考文獻 015 2 手持式分析儀：識別與確認算法 017 2.1 概述 017 2.1.1　應用場景 018 2.1.2　系統(tǒng)層面概述 018 2.2 數(shù)據(jù)采集 019 2.2.1　關(guān)于樣品的考慮因素 020 2.2.2　關(guān)于環(huán)境的考慮因素 021 2.3 數(shù)據(jù)預處理 023 2.4 算法類型 023 2.4.1　檢測算法 024 2.4.2　確認算法 024 2.4.3　分類算法 027 2.4.4　識別算法 027 2.4.5　定量算法 029 2.5 算法結(jié)果的顯示 030 2.5.1　用戶界面 030 2.5.2　統(tǒng)計推斷 030 2.6 計算注意事項 032 2.6.1　離線和云計算 033 2.6.2　大型庫的機載識別與混合物分析 034 2.6.3　用戶輸入的整合 034 2.7 性能表征 034 2.8 結(jié)語 035 縮略語 036 參考文獻 036 3 便攜式儀器光譜庫和方法開發(fā)：案例研究方法 039 3.1 概述 039 3.2 儀器應用概述 040 3.3 光譜庫開發(fā) 041 3.4 定性模型開發(fā) 043 3.5 光譜庫構(gòu)建 044 3.6 案例研究：構(gòu)建多晶型物庫 045 3.7 案例研究：抗衡離子及其對選擇性的影響 047 3.7.1　陰離子鹽的鑒定 047 3.7.2　陽離子鹽的選擇性 048 3.8 案例研究：水分對硝酸銨峰的影響 048 3.9 案例研究：爆炸物子庫的選擇性 049 3.10 定量方法的發(fā)展 050 3.10.1　數(shù)據(jù)預處理 050 3.11 構(gòu)建有意義的預測模型 052 3.12 案例研究：面粉樣品中蛋白質(zhì)水平的預測 053 3.12.1　基礎(chǔ)模型的擴展步驟 055 3.13 結(jié)語 056 縮略語 056 參考文獻 057 4 便攜式光譜儀在化工行業(yè)中的應用 059 4.1 概述 059 4.2 工業(yè)應用綜述 060 4.2.1　在石化和燃料中的應用 060 4.2.2　在化學品和材料中的應用 062 4.3 深入實例 064 4.3.1　用于在線涂層表征的便攜式FTIR光譜儀 064 4.3.2　用于聚氨酯和聚脲泡沫的便攜式NIR光譜儀 068 4.3.3　便攜式拉曼光譜儀用于反應監(jiān)測 071 4.4 結(jié)語和前景 073 縮略語 073 參考文獻 074 5 便攜式光譜儀在假冒偽劣藥品分析中的應用 077 5.1 概述 077 5.1.1　法醫(yī)和法律上的考慮因素 080 5.1.2　現(xiàn)場分析概述 082 5.2 現(xiàn)場分析光譜方法 083 5.2.1　振動光譜 083 5.2.2　氣相色譜-質(zhì)譜 095 5.3 部署系統(tǒng) 100 5.4 未來展望 102 致　謝 103 縮略語 103 參考文獻 104 6 便攜式光譜儀在法庭科學中的應用 110 6.1 呼氣酒精測試 112 6.2 白色粉末攻擊 115 6.3 非法毒品檢測 118 6.4 假藥檢測 121 6.5 爆炸物檢測 121 6.6 秘密實驗室檢測 122 6.7 可燃液體檢測 123 6.8 展望 124 6.9 結(jié)語 125 致　謝 126 縮略語 126 參考文獻 127 7 便攜式光譜儀的軍事應用 131 7.1 概述 131 7.2 可見光/近紅外高光譜成像在散裝炸藥探測和破除偽裝中的應用 132 7.3 紅外光譜儀在遠程危險氣體探測和早期預警中的應用 132 7.4 紅外和拉曼光譜在凝聚相分析（能源、化學試劑、生物試劑）中的應用 134 7.5 拉曼光譜在表面污染檢測中的應用 135 7.6 拉曼光譜在推定生物危害分類和生物戰(zhàn)劑攻擊的早期預警中的應用 135 7.7 熒光光譜法作為生物檢測的“觸發(fā)器” 136 7.8 網(wǎng)絡(luò)化多模態(tài)傳感器和數(shù)據(jù)分析及展望 137 縮略語 137 參考文獻 138 8 離子遷移譜的應用 140 8.1 概述 140 8.2 應用 142 8.2.1　軍事應用——化學戰(zhàn)劑和有毒工業(yè)化學品檢測 142 8.2.2　航空工業(yè)——爆炸物檢測與鑒定 145 8.2.3　監(jiān)獄 148 8.2.4　其他應用 150 8.3 結(jié)語 152 縮略語 153 參考文獻 154 9 便攜式光譜儀在危險物質(zhì)應急響應中的應用 158 9.1 危險物質(zhì)管理 158 9.1.1　采集信息 159 9.2 定義任務(wù)：執(zhí)行IC條例 159 9.2.1　角色分配 160 9.2.2　站點設(shè)置 160 9.2.3　信息共享 161 9.3 危化品儲存與入庫說明 162 9.3.1　技術(shù)選擇 162 9.3.2　了解危險物質(zhì) 162 9.3.3　pH試紙 164 9.3.4　LEL傳感器 164 9.3.5　氧氣傳感器 164 9.3.6　光電離傳感器 165 9.3.7　輻射監(jiān)測器/探測器/標識符 165 9.3.8　情境 166 9.4 高壓質(zhì)譜 168 9.4.1　優(yōu)勢 168 9.4.2　劣勢 168 9.5 拉曼光譜 168 9.5.1　優(yōu)勢 168 9.5.2　劣勢 169 9.6 傅里葉變換紅外光譜 169 9.6.1　優(yōu)勢 169 9.6.2　劣勢 169 9.7 離子遷移譜 169 9.7.1　優(yōu)勢 169 9.7.2　劣勢 170 9.8 氣相色譜-質(zhì)譜 170 9.8.1　優(yōu)勢 170 9.8.2　劣勢 170 9.9 比色法 171 9.9.1　優(yōu)勢 171 9.9.2　劣勢 171 9.10 質(zhì)保與賠償 171 9.11 缺陷 172 9.11.1　注意單位 172 9.11.2　交叉靈敏度 172 9.12 互補技術(shù) 172 9.13 緝獲毒品分析科學工作組簡介 172 9.14 緝獲毒品分析科學工作組建議：它們與危險品現(xiàn)場的關(guān)系 173 9.15 輔助設(shè)備 173 縮略語 175 參考文獻 176 10 智能手機光譜學和成像的臨床應用 177 10.1 智能手機成像和光譜技術(shù)能力：概述 178 10.1.1　硬件 178 10.1.2　光學測量的類型 179 10.2 針對智能手機的臨床生物標志物 181 10.3 智能手機在低成本和即時環(huán)境中的臨床應用 184 10.3.1　LFA的替代方案 186 10.4 邁向初級保健或病理實驗室設(shè)置的臨床應用 187 10.4.1　多路和微流控液體系統(tǒng) 189 10.4.2　智能手機上的核酸檢測 190 10.4.3　超越標準吸收/發(fā)射分析 192 10.5 智能手機上的顯微鏡和成像以及潛在的臨床應用 193 10.6 在臨床中使用智能手機進行光學測量：展望 195 縮略語 196 參考文獻 197 11 手持式和便攜式紅外光譜技術(shù)的應用 202 11.1 快速響應 203 11.2 分散樣品 206 11.3 無損檢測 211 11.4 結(jié)語 216 縮略語 217 參考文獻 217 12 臺式傅里葉變換近紅外光譜儀和小型手持式近紅外光譜儀之間的光譜傳遞 221 12.1 概述 221 12.2 實驗詳情 225 12.2.1　材料 225 12.2.2　儀器儀表 226 12.2.3　數(shù)據(jù)評估 227 12.3 結(jié)果與討論 227 12.3.1　PDS在有機溶劑三組分混合物光譜分析中的應用 227 12.3.2　三組分有機溶劑混合物傳遞光譜的診斷程序 228 12.3.3　用三組分有機溶劑混合物的轉(zhuǎn)移光譜建立測試模型及測量目標光譜的預測 228 12.3.4　為PE開發(fā)PCA模型，作為光譜傳遞的性能測試 232 12.4 轉(zhuǎn)移策略總結(jié) 233 12.4.1　用于定量應用的光譜傳遞 233 12.4.2　用于定性應用的光譜傳遞 233 12.5 結(jié)語 234 縮略語 234 參考文獻 234 13 手持式近紅外光譜儀的應用 236 13.1 概述 236 13.2 儀器 236 13.3 應用 237 13.4 手持式近紅外光譜儀的定性應用 238 13.4.1　紡織品的鑒別 238 13.4.2　可回收聚合物的鑒定 240 13.4.3　根莖類藥材產(chǎn)地溯源 241 13.4.4　果蔬新鮮度的測定 242 13.4.5　魚類識別 243 13.5 手持式近紅外光譜儀定量分析 245 13.5.1　蘋果可溶性固形物含量的測定 245 13.5.2　丁香中成分的定量測定 246 13.5.3　藥物制劑有效成分的定量分析 248 13.5.4　土壤中碳氫污染物的NIR定量分析 252 13.5.5　營養(yǎng)參數(shù)的定量測定 255 13.6 結(jié)語 258 致謝 259 縮略語 259 參考文獻 260 14 XRF、LIBS、NMR 和 MS 在食品、飼料和農(nóng)業(yè)中的應用 263 14.1 概述 263 14.1.1　食品質(zhì)量控制問題 263 14.1.2　農(nóng)業(yè)部門面臨的挑戰(zhàn) 264 14.2 便攜式光譜儀在食品、飼料和農(nóng)業(yè)中的應用 265 14.2.1　X射線熒光 265 14.2.2　激光誘導擊穿光譜 269 14.2.3　核磁共振 272 14.2.4　質(zhì)譜 275 14.3 當前的發(fā)展、仍然存在的挑戰(zhàn)和未來前景 279 14.4 結(jié)語 279 縮略語 279 參考文獻 281 15 食品分析中的便攜式近紅外光譜儀 285 15.1 概述 285 15.2 光譜 286 15.2.1　光譜范圍 286 15.3 分析、取樣和檢測限 286 15.3.1　參比分析 287 15.3.2　類別分析與特定分析 288 15.3.3　確保所測物質(zhì)為目標物質(zhì) 288 15.3.4　光學系統(tǒng)注意事項 289 15.3.5　校準和驗證樣本 289 15.3.6　質(zhì)量控制分析 289 15.3.7　數(shù)據(jù)解讀 290 15.4 便攜式近紅外儀器在食品分析中的應用 291 15.4.1　農(nóng)產(chǎn)品分析 291 15.4.2　水果分析 292 15.4.3　乳品分析 293 15.4.4　肉、禽、魚分析 293 15.4.5　甜味劑分析 293 15.4.6　加工食品分析 293 15.5 結(jié)語 295 縮略語 295 參考文獻 295 16 手持式拉曼、表面增強拉曼和空間位移拉曼光譜儀 304 16.1 概述 304 16.2 拉曼光譜：采樣、技術(shù)基礎(chǔ)和注意事項 305 16.3 手持拉曼設(shè)備 306 16.4 樣品注意事項 307 16.4.1　熒光 307 16.4.2　樣品加熱 308 16.4.3　透過包裝檢測 308 16.5 可用性考慮 308 16.6 表面增強拉曼光譜 309 16.7 空間偏移拉曼光譜 311 16.8 遠距離檢測 313 16.9 技術(shù)組合 314 16.10 數(shù)據(jù)應用 315 16.11 軍事識別應用 316 16.11.1　爆炸物 316 16.11.2　拉曼光譜的爆炸物識別能力 316 16.12 制藥領(lǐng)域應用 318 16.13 麻醉品 321 16.14 新型精神活性物質(zhì) 323 16.15 結(jié)語 325 致　謝 325 縮略語 325 參考文獻 326 17 便攜式拉曼光譜在野外地質(zhì)學和天體生物學中的應用 329 17.1 簡介 329 17.2 便攜式拉曼光譜儀的誕生 330 17.2.1　火星探索：ExoMars 2022和Mars 2020任務(wù)的拉曼光譜編年史 336 17.2.2　對火星上生命特征的光譜探測 338 17.2.3　火星歷史 338 17.2.4　火星的天體生物學和拉曼光譜的作用 338 17.2.5　光譜生物特征與生物標志物 339 17.2.6　地球上的極端環(huán)境：火星上的類似物 341 17.3 結(jié)語 343 地質(zhì)學和生物學術(shù)語 344 縮略語 346 參考文獻 346 18 高光譜近端傳感儀器及其在覆蓋探測中的應用 351 18.1 引言 351 18.2 現(xiàn)場可見近紅外到短波紅外光譜傳感器 352 18.3 現(xiàn)場和實驗室傅里葉變換紅外光譜儀 355 18.4 高光譜巖心傳感 357 18.5 數(shù)據(jù)預處理 358 18.5.1　光譜參考庫 360 18.6 應用 360 18.6.1　遙感數(shù)據(jù)地面驗證的現(xiàn)場光譜儀數(shù)據(jù) 360 18.6.2　測繪礦物系統(tǒng)中的物理化學梯度 362 18.6.3　從高光譜數(shù)據(jù)中建模地球化學指數(shù) 363 18.7 結(jié)語 365 致　謝 366 縮略語 366 參考文獻 367 19 手持式X射線熒光分析儀 371 19.1 X射線熒光技術(shù)概述 371 19.2 手持式XRF分析儀的演變 373 19.3 當代HHXRF分析儀：構(gòu)造和操作 374 19.3.1　HHXRF分析儀的主要功能模塊 375 19.3.2　操作 378 19.3.3　典型技術(shù)規(guī)范 379 19.4 校準方法 380 19.4.1　經(jīng)驗校準曲線 380 19.4.2　基于基本參數(shù)的校準 381 19.5 HHXRF分析儀最重要的應用 382 19.5.1　合金的分析與鑒定 382 19.5.2　土壤中重金屬的篩查 385 19.5.3　電子產(chǎn)品、消費品和兒童玩具的合規(guī)性篩查 387 19.5.4　家用涂料中鉛含量的檢測 389 19.5.5　其他應用 390 19.6 使用HHXRF時的安全注意事項 392 19.7 結(jié)語和展望 392 縮略語 393 參考文獻 393 20 X射線熒光光譜和激光誘導擊穿光譜在野外勘探中的應用 397 20.1 概述 397 20.2 X射線熒光光譜 399 20.2.1　背景 399 20.2.2　定性分析與定量分析 401 20.2.3　pXRF在野外地質(zhì)中的應用 404 20.2.4　結(jié)語 411 20.3 野外勘探中的激光誘導擊穿光譜 412 20.3.1　背景 412 20.3.2　LIBS的定性分析與定量分析 413 20.3.3　LIBS的地質(zhì)應用 414 20.3.4　現(xiàn)場便攜式和手持式LIBS 415 20.3.5　結(jié)語 425 20.4 野外便攜式XRF和LIBS的目前潛力和未來發(fā)展 425 地質(zhì)學和地球化學術(shù)語 426 縮略語 429 參考文獻 431 21 用于文化遺產(chǎn)的便攜式光譜技術(shù)：應用和實際挑戰(zhàn) 438 21.1 概述 438 21.2 儀器 440 21.2.1　X射線熒光光譜儀 440 21.2.2　光纖反射光譜 440 21.2.3　拉曼光譜 441 21.2.4　傅里葉變換紅外光譜 441 21.3 便攜式光譜在文化遺產(chǎn)研究中的應用 442 21.3.1　元素光譜 442 21.3.2　電子光譜法 444 21.3.3　振動光譜 446 21.4 結(jié)語 454 致　謝 454 縮略語 455 參考文獻 455 22 用于現(xiàn)場及原位考古研究的便攜式光譜技術(shù) 461 22.1 概述 461 22.2 分子和振動光譜分析 462 22.2.1　拉曼光譜 462 22.2.2　傅里葉變換紅外光譜 464 22.3 原子光譜分析 465 22.3.1　X射線熒光光譜 465 22.3.2　激光誘導擊穿光譜 466 22.3.3　其他分析方法 467 22.4 案例研究：通過便攜式X射線熒光光譜技術(shù)對意大利翁布里亞大區(qū)蒙泰魯布利亞利奧的多相石塔進行表征 467 22.4.1　考古環(huán)境 467 22.4.2　城鎮(zhèn)和塔樓 468 22.4.3　方法 468 22.4.4　結(jié)果和討論 470 22.4.5　考古意義 473 22.5 結(jié)語 474 致　謝 474 縮略語 474 參考文獻 474 23 便攜式光譜的未來 480 23.1 概述 480 23.2 光譜學 480 23.3 通用技術(shù)改進 481 23.3.1　光學濾波器和陣列檢測器 481 23.3.2　光源 482 23.4 拉曼光譜儀 482 23.4.1　機場瓶裝液體篩查 483 23.5 XRF和LIBS 483 23.6 GC-MS和LC-MS 484 23.7 IMS和HPMS 484 23.8 NMR 485 23.9 聯(lián)用 485 23.10 智能手機光譜儀 487 23.11 嵌入消費品中的光譜儀 487 23.11.1　Bosch “X-Spect” 487 23.11.2　Henkel “SalonLAB” 488 23.11.3　P&G Ventures“OptéTM” 488 23.11.4　BASF Trinamix “HertzstückTM” 未來餐廳 488 23.11.5　運動手表 488 23.11.6　汽車氣味探測器 489 23.12 直接銷售給消費者的光譜儀 489 23.13 便攜式光譜儀的新應用 490 23.14 便攜式高光譜成像 492 23.15 生物分析儀 493 23.16 算法、數(shù)據(jù)庫和校準 494 23.17 結(jié)語 494 致　謝 494 縮略語 494 參考文獻 496