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和普通紅外光譜的采樣模式一樣，紅外顯微成像也有三種采集方式：透射成像、（外）反射成像以及衰減全內(nèi)反射成像。

1.透射成像

透射式*先用于紅外顯微成像。這種采集方式用于測量薄的、可透過紅外光的樣品，如厚度小于30μm的薄膜、固體切片和微量液態(tài)樣品。測樣時(shí)將分析樣品夾在兩個(gè)紅外透明材料（如KBr、NaCl、ZnSe等）之間，然后固定在載物臺(tái)上:對(duì)薄膜或固體切片的樣品，也可直接固定在載物臺(tái)上。載物臺(tái)是一個(gè)可在x、y、z三個(gè)方向精密移動(dòng)的平臺(tái)，其中x和y用于將樣品中感興趣區(qū)域調(diào)節(jié)至光東中央；z軸用于調(diào)節(jié)樣品高度，使光束聚焦在樣品上，紅外線透過樣品后經(jīng)聚焦進(jìn)入成像檢測器。透射成像的信噪比高，應(yīng)用*廣泛，但是對(duì)于較厚的固體樣品，采用透射模式成像時(shí)通常都需要**行顯微切片后方能進(jìn)行分析。根據(jù)不同的分析目的，樣品可采用冰冷凍包埋或石蠟包埋的方式進(jìn)行切片。切片厚度根據(jù)樣品性質(zhì)而不同，但一般都應(yīng)小于30μm。透射成像膜需要有兩個(gè) Cassegrain聚光鏡，分別位于樣品的上下兩側(cè)。下聚光鏡用于將調(diào)制的紅外光聚焦到樣品上，而上聚光鏡作為物鏡使用，用于將透過的紅外光導(dǎo)入到成像檢測器。

2.反射成像

反射成像模式用于樣品沉積或附著在一些具有鏡面反射效應(yīng)或者紅外反射效應(yīng)的基體上時(shí)的測量。在反射成像模式中，紅外光首先透過樣品并被下方的鏡面反射，反射光再次穿過樣品后進(jìn)入到檢測器中，因此反射成像中紅外光穿過樣品兩次，這種反射成像模式實(shí)際上是一種透反射模式（ transfection）。反射成像的圖像采集過程與透射成像類似，但反射成像模式只采用一個(gè)Cassegrain物鏡，它同時(shí)也起聚光鏡作用，而透射成像有上下兩個(gè)。需要注意的是，在反射模式裝置的設(shè)計(jì)中，通常只有12物鏡用于圖1反射成像的光路照射樣品，另ー半物鏡用于收集反射光，如圖1所示，這會(huì)使系統(tǒng)的實(shí)際NA值（數(shù)值孔徑）發(fā)生改變，一般為全照射系統(tǒng)的50％。鏡面反射基板可以為鍍有Au、Pt、Cd、Al等的玻璃鏡面，也可直接為一些表面光亮的金屬箔片，如鋁箔、銅箔等。為了控制樣品環(huán)境和期望的一致，在透射和反射樣品臺(tái)上還可加載加熱裝置以及其他附件。

圖1 反射成像的光路示意

3.衰減全內(nèi)反射成像

衰減全內(nèi)反射成像模式（ATR- FTIR imaging）用于透射和反射均難以制樣的樣品以及需要進(jìn)行表面微區(qū)分析的樣品，這種成像方式幾乎不需要進(jìn)行樣品的預(yù)處理或預(yù)制備，而且能提高紅外成像的空間分辨率。和傳統(tǒng)ATR方式盡可能采用多次反射來增加光程不同，ATR成像模式均采用單次反射，以便保留樣品的空間特征

衰減全內(nèi)反射成像有三種模式:繪地圖模式（ATR- FTIR mapping）、顯微成像模式（ micro-ATR- FTIR imaging）以及大區(qū)域成像模式（ macro-ATR- FTIR Imaging）。圖2給出不同成像模式下ATR工作原理示意。

圖2 幾種不同ATR成像模式及其光路系統(tǒng)原理示意

（a）顯微ATR物鏡（繪地圖模式）；（b）用于成像的倒置ATR棱鏡采樣示意；

（c）一種顯微成像模式的成像金剛石ATR附件；（d）一種大區(qū)域成像模式的大的倒置ZnSe ATR附件

（1）繪地圖模式這種成像模式采用單點(diǎn)檢測器，ATR晶體或者作為一個(gè)小附件插入到反射成像模式的物鏡下，或者直接固定在物鏡上制成專門的ATR物鏡，成像儀器配有個(gè)專門的電子壓力傳感器，以保證樣品與ATR晶體緊密接觸，且不會(huì)損壞晶體，樣品置壓力傳感器上并隨載物臺(tái)一起移動(dòng)。通過這樣的方式逐點(diǎn)掃描，然后組合為一幅紅外圖像。通常采用的ATR晶體為Ge、Si或金剛石。

（2）顯微成像模式這種成像模式采用焦平面陣列檢測器或線陣列檢測器，ATR晶體呈倒金字塔形，同樣是插入到顯微鏡物鏡下用于紅外圖像的采集，金字塔形晶體的平面部分要與樣品緊密接觸以保證采集到高質(zhì)量的圖像。這種成像模式不用樣品臺(tái)移動(dòng)，能夠次成像，不過由于ATR晶體具有聚光作用，其成像面積一般不超過50μm×50μm。顯微成像模式的空間分辨率可達(dá)到1μm。

（3）大區(qū)域成像模式大區(qū)域成像模式采用焦平面陣列檢測器，ATR晶體也呈1倒金字塔形，不過這種ATR晶體較大，而且與顯微成像模式*顯著的不同是紅外光東經(jīng)過ATR晶體內(nèi)反射后并不需要用顯微鏡物鏡進(jìn)行聚光，而是直接進(jìn)入到FPA檢測器（如圖3所示），因此其成像面積明顯增大，另外為了保證大面積成像，在入射光束和出射光束的光路上通常都采用透鏡進(jìn)行擴(kuò)束［見圖2（d）］大區(qū)域成像模式的成像面積隨檢測器大小的不同可從500μm×500μm到5000μmx5000μm。