DQZHAN技術訊：紅外光譜儀的前世今生
“將未知化合物的紅外光譜與標準庫的紅外光譜進行比對，就可以迅速判定未知物的成分含量。”日前，中國科學院安徽光學精密機械研究所（以下簡稱安光所）環境光學中心紅外光譜技術研究團隊的負責人徐亮研究員告訴《中國科學報》記者。
車載通量快速遙測系統 安光所供圖
十年來，在中國工程院院士劉文清的指導下，他們專注于紅外光譜分析技術和紅外光譜儀器開發研究，所研制的系列紅外光譜分析系統在國家重大活動、灰霾治理、新農村建設等領域大顯身手。
開發國產紅外光譜儀器
早在2005年，紅外光譜技術研究團隊就開始進行紅外光譜算法研究，開發了基于非線性*小二乘擬合的紅外光譜定量分析方法，并建立起包含有393種組份的標準吸收數據庫。
紅外光譜技術研究團隊研制的分析算法，為國際知名光譜儀器廠商提供多組份氣體濃度定量分析軟件模塊，并在環境監測領域進行推廣應用，取得了良好的經濟和社會效益。在與國外公司的合作過程中，團隊也發現進口紅外光譜分析儀器不僅價格高昂，還要受制于人。
2007年，紅外光譜技術研究團隊在國家高技術研究發展計劃（863計劃）“大氣多組分污染物及其時空分布連續自動監測技術與設備”項目的支持下，通過自主研制掃擺式傅立葉變換紅外干涉儀系統，相繼集成開發了抽取式FTIR（傅立葉變換紅外光譜）監測系統、開放光路式FTIR監測系統和大氣污染多組分排放通量SOF-FTIR快速遙測系統。
該項目負責人高閩光研究員告訴記者：“我們開發的掃擺式傅立葉紅外干涉儀系統打破了國際技術壟斷，提升了我國分析儀器行業的自主開發水平。”
隨后，2010年，紅外光譜技術研究團隊在中科院知識**工程重要方向性項目（上海高等研究院承擔）協作課題的支持下，開發了危險化學品泄漏現場掃描成像紅外遙測系統。2011年，他們又在“十二五”科技支撐項目“村鎮環境監測與景觀建設關鍵技術研究”的支持下，研制開發了便攜式傅立葉紅外多組分氣體分析儀。
2013年，紅外光譜技術研究團隊作為**技術支撐單位，獲得國家重大科學儀器設備開發專項“高性能傅立葉變換紅外光譜分析儀器開發和應用”項目資助。日前，該專項已經順利通過科技部組織的中期評估檢查，并獲得現場評估專家的高度評價。
該專項技術負責人徐亮介紹：“該紅外光譜分析儀器的分辨率可以達到0.125cm-1，信噪比和100%?子線等主要性能指標均優于國外同類儀器，該項目的研制標志著國產光譜儀器性能達到******。”
《中國科學報》記者從安光所獲悉，在該光譜儀研制的基礎上，科研團隊還開發了四種典型應用：在氣象探測應用領域中，實現了對大氣中二氧化碳、甲烷和一氧化二氮等關鍵溫室氣體的高靈敏在線監測；在污染源排放監測應用中，實現了超低排放的10余種高溫煙氣連續自動在線監測；在中藥生產過程分析應用中，實現了銀杏總黃酮和銀杏總內酯以及水分含量的快速評價；在藥品快速檢驗應用中，實現了典型藥片、膠囊等藥品的真偽識別。
服務國家重大活動
據徐亮介紹，2008年，為保障北京奧運期間大氣環境質量，紅外光譜技術研究團隊自主研發的抽取式FTIR監測系統和開放光路式FTIR監測系統，分別在首都機場和燕山石化系統監測了北京及周邊地區大氣環境質量，并為“奧運空氣質量日報”的發布提供了翔實的數據，這些科學、翔實的數據為我國政府制定控制措施改善大氣環境提供了有力的數據支撐，為我國政府兌現關于奧運空氣質量的承諾提供了重要科技保障。
除此之外，他們研發的抽取式FTIR監測系統、開放光路FTIR監測系統和大氣污染多組分排放通量SOF-FTIR車載遙測系統，先后在上海世博會、廣州亞運會、南京青奧會以及2015年抗戰紀念日閱兵等重大國際活動期間得到應用。
參與新農村建設
今年，紅外光譜技術研究團隊研制的便攜式傅立葉紅外多組分氣體分析儀參與了“十二五”農村領域國家科技計劃課題“村鎮環境監測與景觀建設關鍵技術研究”，并分別在湖南長沙和江蘇常熟開展了示范應用。
高閩光指出，該分析儀可對農村施放氮肥、畜牧養殖、不完全燃燒的炊煙方式、燃燒秸稈等形成的二氧化氮、氨氣、甲烷、一氧化碳、PM2.5顆粒物等以及村鎮城鎮化轉型過程中可能排放的甲醛、二氧化硫等進行實時監測，為農村向城鎮化轉型、過程評估提供監測手段。
數據顯示，改革開放以來，我國城鎮化率由1978年的17.9%提高到了2011年的51.3%。經過30多年的發展，我國城鎮規模不斷擴大，村鎮基礎設施和公共服務設施水平有所提升，農村生產和生活環境有了一定的改善。
村鎮建設科技發展“十二五”專項規劃指出，與發達國家注重推動城鄉協調發展、保護傳承村鎮傳統文化與資源的后城鎮化發展模式相比，我國村鎮建設科技支撐能力依然十分薄弱，特別是適應不同地域村鎮建設和農民實際需求的先進適用技術供給明顯不足，嚴重制約我國新農村建設和城鎮化健康發展。
如今，紅外光譜技術研究團隊正在積極開展批量試制、面向實際應用，為客戶提供*上等的國產光譜儀器。徐亮告訴記者：“我們團隊*大愿景就是打破國際技術壟斷、提高國產分析儀器自主開發水平，為國家科技夢的實現添磚加瓦。”
