1 便攜式光譜儀的應(yīng)用 001 1.1 概述 001 1.2 應(yīng)用的演進(jìn) 001 1.3 什么定義了應(yīng)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(hù)問題 009 1.4 儀器的投資回報(bào) 010 1.5 現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)營銷 013 1.7 結(jié)語和未來應(yīng)用 014 縮略語 015 參考文獻(xiàn) 015 2 手持式分析儀：識(shí)別與確認(rèn)算法 017 2.1 概述 017 2.1.1　應(yīng)用場(chǎng)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(yù)處理 023 2.4 算法類型 023 2.4.1　檢測(cè)算法 024 2.4.2　確認(rèn)算法 024 2.4.3　分類算法 027 2.4.4　識(shí)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(jì)推斷 030 2.6 計(jì)算注意事項(xiàng) 032 2.6.1　離線和云計(jì)算 033 2.6.2　大型庫的機(jī)載識(shí)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(xiàn) 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(yīng)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(duì)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(duì)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(yù)處理 050 3.11 構(gòu)建有意義的預(yù)測(cè)模型 052 3.12 案例研究：面粉樣品中蛋白質(zhì)水平的預(yù)測(cè) 053 3.12.1　基礎(chǔ)模型的擴(kuò)展步驟 055 3.13 結(jié)語 056 縮略語 056 參考文獻(xiàn) 057 4 便攜式光譜儀在化工行業(yè)中的應(yīng)用 059 4.1 概述 059 4.2 工業(yè)應(yīng)用綜述 060 4.2.1　在石化和燃料中的應(yīng)用 060 4.2.2　在化學(xué)品和材料中的應(yīng)用 062 4.3 深入實(shí)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(yīng)監(jiān)測(cè) 071 4.4 結(jié)語和前景 073 縮略語 073 參考文獻(xiàn) 074 5 便攜式光譜儀在假冒偽劣藥品分析中的應(yīng)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(chǎng)分析概述 082 5.2 現(xiàn)場(chǎng)分析光譜方法 083 5.2.1　振動(dòng)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(xiàn) 104 6 便攜式光譜儀在法庭科學(xué)中的應(yīng)用 110 6.1 呼氣酒精測(cè)試 112 6.2 白色粉末攻擊 115 6.3 非法毒品檢測(cè) 118 6.4 假藥檢測(cè) 121 6.5 爆炸物檢測(cè) 121 6.6 秘密實(shí)驗(yàn)室檢測(cè) 122 6.7 可燃液體檢測(cè) 123 6.8 展望 124 6.9 結(jié)語 125 致　謝 126 縮略語 126 參考文獻(xiàn) 127 7 便攜式光譜儀的軍事應(yīng)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(cè)和破除偽裝中的應(yīng)用 132 7.3 紅外光譜儀在遠(yuǎn)程危險(xiǎn)氣體探測(cè)和早期預(yù)警中的應(yīng)用 132 7.4 紅外和拉曼光譜在凝聚相分析（能源、化學(xué)試劑、生物試劑）中的應(yīng)用 134 7.5 拉曼光譜在表面污染檢測(cè)中的應(yīng)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(yù)警中的應(yīng)用 135 7.7 熒光光譜法作為生物檢測(cè)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(xiàn) 138 8 離子遷移譜的應(yīng)用 140 8.1 概述 140 8.2 應(yīng)用 142 8.2.1　軍事應(yīng)用——化學(xué)戰(zhàn)劑和有毒工業(yè)化學(xué)品檢測(cè) 142 8.2.2　航空工業(yè)——爆炸物檢測(cè)與鑒定 145 8.2.3　監(jiān)獄 148 8.2.4　其他應(yīng)用 150 8.3 結(jié)語 152 縮略語 153 參考文獻(xiàn) 154 9 便攜式光譜儀在危險(xiǎn)物質(zhì)應(yīng)急響應(yīng)中的應(yīng)用 158 9.1 危險(xiǎn)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(diǎn)設(shè)置 160 9.2.3　信息共享 161 9.3 �；�品儲(chǔ)存與入庫說明 162 9.3.1　技術(shù)選擇 162 9.3.2　了解危險(xiǎn)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(cè)器/探測(cè)器/標(biāo)識(shí)符 165 9.3.8　情境 166 9.4 高壓質(zhì)譜 168 9.4.1　優(yōu)勢(shì) 168 9.4.2　劣勢(shì) 168 9.5 拉曼光譜 168 9.5.1　優(yōu)勢(shì) 168 9.5.2　劣勢(shì) 169 9.6 傅里葉變換紅外光譜 169 9.6.1　優(yōu)勢(shì) 169 9.6.2　劣勢(shì) 169 9.7 離子遷移譜 169 9.7.1　優(yōu)勢(shì) 169 9.7.2　劣勢(shì) 170 9.8 氣相色譜-質(zhì)譜 170 9.8.1　優(yōu)勢(shì) 170 9.8.2　劣勢(shì) 170 9.9 比色法 171 9.9.1　優(yōu)勢(shì) 171 9.9.2　劣勢(shì) 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(bǔ)技術(shù) 172 9.13 緝獲毒品分析科學(xué)工作組簡(jiǎn)介 172 9.14 緝獲毒品分析科學(xué)工作組建議：它們與危險(xiǎn)品現(xiàn)場(chǎng)的關(guān)系 173 9.15 輔助設(shè)備 173 縮略語 175 參考文獻(xiàn) 176 10 智能手機(jī)光譜學(xué)和成像的臨床應(yīng)用 177 10.1 智能手機(jī)成像和光譜技術(shù)能力：概述 178 10.1.1　硬件 178 10.1.2　光學(xué)測(cè)量的類型 179 10.2 針對(duì)智能手機(jī)的臨床生物標(biāo)志物 181 10.3 智能手機(jī)在低成本和即時(shí)環(huán)境中的臨床應(yīng)用 184 10.3.1　LFA的替代方案 186 10.4 邁向初級(jí)保健或病理實(shí)驗(yàn)室設(shè)置的臨床應(yīng)用 187 10.4.1　多路和微流控液體系統(tǒng) 189 10.4.2　智能手機(jī)上的核酸檢測(cè) 190 10.4.3　超越標(biāo)準(zhǔn)吸收/發(fā)射分析 192 10.5 智能手機(jī)上的顯微鏡和成像以及潛在的臨床應(yīng)用 193 10.6 在臨床中使用智能手機(jī)進(jìn)行光學(xué)測(cè)量：展望 195 縮略語 196 參考文獻(xiàn) 197 11 手持式和便攜式紅外光譜技術(shù)的應(yīng)用 202 11.1 快速響應(yīng) 203 11.2 分散樣品 206 11.3 無損檢測(cè) 211 11.4 結(jié)語 216 縮略語 217 參考文獻(xiàn) 217 12 臺(tái)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(shí)驗(yàn)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(píng)估 227 12.3 結(jié)果與討論 227 12.3.1　PDS在有機(jī)溶劑三組分混合物光譜分析中的應(yīng)用 227 12.3.2　三組分有機(jī)溶劑混合物傳遞光譜的診斷程序 228 12.3.3　用三組分有機(jī)溶劑混合物的轉(zhuǎn)移光譜建立測(cè)試模型及測(cè)量目標(biāo)光譜的預(yù)測(cè) 228 12.3.4　為PE開發(fā)PCA模型，作為光譜傳遞的性能測(cè)試 232 12.4 轉(zhuǎn)移策略總結(jié) 233 12.4.1　用于定量應(yīng)用的光譜傳遞 233 12.4.2　用于定性應(yīng)用的光譜傳遞 233 12.5 結(jié)語 234 縮略語 234 參考文獻(xiàn) 234 13 手持式近紅外光譜儀的應(yīng)用 236 13.1 概述 236 13.2 儀器 236 13.3 應(yīng)用 237 13.4 手持式近紅外光譜儀的定性應(yīng)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(cè)定 242 13.4.5　魚類識(shí)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(cè)定 245 13.5.2　丁香中成分的定量測(cè)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?xì)湮廴疚锏腘IR定量分析 252 13.5.5　營養(yǎng)參數(shù)的定量測(cè)定 255 13.6 結(jié)語 258 致謝 259 縮略語 259 參考文獻(xiàn) 260 14 XRF、LIBS、NMR 和 MS 在食品、飼料和農(nóng)業(yè)中的應(yīng)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(yīng)用 265 14.2.1　X射線熒光 265 14.2.2　激光誘導(dǎo)擊穿光譜 269 14.2.3　核磁共振 272 14.2.4　質(zhì)譜 275 14.3 當(dāng)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(xiàn) 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(cè)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(cè)物質(zhì)為目標(biāo)物質(zhì) 288 15.3.4　光學(xué)系統(tǒng)注意事項(xiàng) 289 15.3.5　校準(zhǔn)和驗(yàn)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(yīng)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(xiàn) 295 16 手持式拉曼、表面增強(qiáng)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(xiàng) 305 16.3 手持拉曼設(shè)備 306 16.4 樣品注意事項(xiàng) 307 16.4.1　熒光 307 16.4.2　樣品加熱 308 16.4.3　透過包裝檢測(cè) 308 16.5 可用性考慮 308 16.6 表面增強(qiáng)拉曼光譜 309 16.7 空間偏移拉曼光譜 311 16.8 遠(yuǎn)距離檢測(cè) 313 16.9 技術(shù)組合 314 16.10 數(shù)據(jù)應(yīng)用 315 16.11 軍事識(shí)別應(yīng)用 316 16.11.1　爆炸物 316 16.11.2　拉曼光譜的爆炸物識(shí)別能力 316 16.12 制藥領(lǐng)域應(yīng)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(xiàn) 326 17 便攜式拉曼光譜在野外地質(zhì)學(xué)和天體生物學(xué)中的應(yīng)用 329 17.1 簡(jiǎn)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(duì)火星上生命特征的光譜探測(cè) 338 17.2.3　火星歷史 338 17.2.4　火星的天體生物學(xué)和拉曼光譜的作用 338 17.2.5　光譜生物特征與生物標(biāo)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(xué)和生物學(xué)術(shù)語 344 縮略語 346 參考文獻(xiàn) 346 18 高光譜近端傳感儀器及其在覆蓋探測(cè)中的應(yīng)用 351 18.1 引言 351 18.2 現(xiàn)場(chǎng)可見近紅外到短波紅外光譜傳感器 352 18.3 現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)驗(yàn)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(yù)處理 358 18.5.1　光譜參考庫 360 18.6 應(yīng)用 360 18.6.1　遙感數(shù)據(jù)地面驗(yàn)證的現(xiàn)場(chǎng)光譜儀數(shù)據(jù) 360 18.6.2　測(cè)繪礦物系統(tǒng)中的物理化學(xué)梯度 362 18.6.3　從高光譜數(shù)據(jù)中建模地球化學(xué)指數(shù) 363 18.7 結(jié)語 365 致　謝 366 縮略語 366 參考文獻(xiàn) 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(dāng)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(zhǔn)方法 380 19.4.1　經(jīng)驗(yàn)校準(zhǔn)曲線 380 19.4.2　基于基本參數(shù)的校準(zhǔn) 381 19.5 HHXRF分析儀最重要的應(yīng)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(fèi)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(cè) 389 19.5.5　其他應(yīng)用 390 19.6 使用HHXRF時(shí)的安全注意事項(xiàng) 392 19.7 結(jié)語和展望 392 縮略語 393 參考文獻(xiàn) 393 20 X射線熒光光譜和激光誘導(dǎo)擊穿光譜在野外勘探中的應(yīng)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(yīng)用 404 20.2.4　結(jié)語 411 20.3 野外勘探中的激光誘導(dǎo)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(yīng)用 414 20.3.4　現(xiàn)場(chǎng)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(xué)和地球化學(xué)術(shù)語 426 縮略語 429 參考文獻(xiàn) 431 21 用于文化遺產(chǎn)的便攜式光譜技術(shù)：應(yīng)用和實(shí)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(yīng)用 442 21.3.1　元素光譜 442 21.3.2　電子光譜法 444 21.3.3　振動(dòng)光譜 446 21.4 結(jié)語 454 致　謝 454 縮略語 455 參考文獻(xiàn) 455 22 用于現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)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(dǎo)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(duì)意大利翁布里亞大區(qū)蒙泰魯布利亞利奧的多相石塔進(jìn)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(xiàn) 474 23 便攜式光譜的未來 480 23.1 概述 480 23.2 光譜學(xué) 480 23.3 通用技術(shù)改進(jìn) 481 23.3.1　光學(xué)濾波器和陣列檢測(cè)器 481 23.3.2　光源 482 23.4 拉曼光譜儀 482 23.4.1　機(jī)場(chǎng)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(jī)光譜儀 487 23.11 嵌入消費(fèi)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(yùn)動(dòng)手表 488 23.11.6　汽車氣味探測(cè)器 489 23.12 直接銷售給消費(fèi)者的光譜儀 489 23.13 便攜式光譜儀的新應(yīng)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(zhǔn) 494 23.17 結(jié)語 494 致　謝 494 縮略語 494 參考文獻(xiàn) 496