التصوير الكيميائي

📅 آخر تحديث: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة

التصوير الكيميائي (بمعناه الكمي - رسم الخرائط الكيميائية ) هو القدرة التحليلية على إنشاء صورة مرئية لتوزيع المكونات من خلال القياس المتزامن للأطياف والمعلومات المكانية والزمانية. [ 1 ] [ 2 ] يقيس التصوير الطيفي الفائق نطاقات طيفية متجاورة، على عكس التصوير متعدد الأطياف الذي يقيس نطاقات طيفية متباعدة. [ 3 ]

الفكرة الأساسية - في التصوير الكيميائي - هي أن المحلل قد يختار جمع أكبر عدد ممكن من أطياف البيانات المقاسة عند مكون كيميائي معين في موقع مكاني وزمن محددين؛ وهذا مفيد لتحديد هوية المادة الكيميائية وقياس كميتها. وبدلاً من ذلك، يمكن تحديد مستوى صورة عند طيف بيانات معين ( تحليل المكونات الرئيسية - بيانات متعددة المتغيرات للطول الموجي والموقع المكاني والزمن) لرسم خريطة التوزيع المكاني لمكونات العينة، شريطة أن تكون بصماتها الطيفية مختلفة عند طيف البيانات المحدد.

تُعد برامج التصوير الكيميائي الأكثر تحديدًا وتميزًا عن الطرق الكيميائية مثل علم القياس الكيميائي .

تتكون أجهزة التصوير من ثلاثة مكونات: مصدر إشعاع لإضاءة العينة، وعنصر انتقائي طيفيًا، ومصفوفة كاشف (الكاميرا) عادةً لالتقاط الصور. يُطلق على تنسيق البيانات اسم المكعب الفائق . يمكن تمثيل مجموعة البيانات بصريًا على شكل مكعب بيانات ، وهو كتلة ثلاثية الأبعاد من البيانات تمتد على بُعدين مكانيين (س و ص)، مع سلسلة من الأطوال الموجية (λ) تُشكل المحور الثالث (الطيفي). يمكن التعامل مع المكعب الفائق بصريًا ورياضيًا كسلسلة من الصور المُحللة طيفيًا (كل مستوى صورة يُقابل الصورة عند طول موجي واحد) أو كسلسلة من الأطياف المُحللة مكانيًا.

تاريخ

ظهرت أنظمة التصوير الكيميائي المختبرية المتاحة تجاريًا في أوائل التسعينيات (المراجع 1-5). وإلى جانب العوامل الاقتصادية، كالحاجة إلى إلكترونيات متطورة وحواسيب فائقة الأداء، كان من أبرز عوائق تسويق التصوير بالأشعة تحت الحمراء عدم توفر مصفوفة المستوى البؤري (FPA) اللازمة لقراءة صور الأشعة تحت الحمراء بسهولة في الأسواق. ومع ازدياد شيوع الإلكترونيات عالية السرعة والحواسيب المتطورة، وتوفر كاميرات الأشعة تحت الحمراء تجاريًا، تم طرح أنظمة التصوير الكيميائي المختبرية.

بعد أن استُخدمت تقنية التصوير الكيميائي في البداية لأبحاث مبتكرة في مختبرات متخصصة، أصبحت في أقل من عقد من الزمن تقنية تحليلية شائعة الاستخدام في البحث والتطوير العام، وضمان الجودة، ومراقبة الجودة. ويعود الانتشار السريع لهذه التقنية في مختلف الصناعات (الأدوية، والبوليمرات، وأشباه الموصلات، والأمن، والطب الشرعي، والزراعة) إلى وفرة المعلومات التي تُحدد التركيب الكيميائي والشكل المورفولوجي. كما أن الطبيعة المتوازية لبيانات التصوير الكيميائي تُتيح تحليل عينات متعددة في وقت واحد، ما يُفيد التطبيقات التي تتطلب تحليلاً عالي الإنتاجية، بالإضافة إلى تحليل عينة واحدة.

التطبيقات

يُستخدم التصوير الطيفي الفائق غالبًا مع العينات الصلبة أو الهلامية، وله تطبيقات في الكيمياء، وعلم الأحياء، [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] والطب، [ 10 ] [ 11 ] والصيدلة، [ 12 ] [ 13 ] (انظر أيضًا على سبيل المثال: علوم الأغذية، والتكنولوجيا الحيوية، [ 14 ] [ 15 ] والزراعة والصناعة). يُشار أيضًا إلى التصوير الكيميائي بالأشعة تحت الحمراء القريبة، والأشعة تحت الحمراء، ورامان بالتصوير الطيفي الفائق، أو التصوير الطيفي، أو التصوير الطيفي متعدد الأطياف (انظر أيضًا التحليل الطيفي المجهري ). ومع ذلك، تُستخدم أيضًا تقنيات تصوير أخرى فائقة الحساسية والانتقائية، والتي تتضمن التحليل الطيفي المجهري للأشعة فوق البنفسجية والمرئية أو التألق. يمكن استخدام العديد من تقنيات التصوير لتحليل عينات من جميع الأحجام، من الجزيء الواحد [ 16 ] [ 17 ] إلى المستوى الخلوي في علم الأحياء والطب، [ 10 ] [ 18 ] [ 19 ] و صور الأنظمة الكوكبية في علم الفلك، ولكن يتم استخدام أدوات مختلفة لإجراء الملاحظات على هذه الأنظمة المختلفة على نطاق واسع.

أي مادة تعتمد في وظائفها على التدرجات الكيميائية يمكن دراستها باستخدام تقنية تحليلية تجمع بين التوصيف المكاني والكيميائي. ولتصميم وتصنيع هذه المواد بكفاءة وفعالية، لا بد من قياس كل من "ماهية" المادة و"مكان وجودها". ويتزايد الطلب على هذا النوع من التحليل مع ازدياد تعقيد المواد المصنعة. وتُعد تقنيات التصوير الكيميائي بالغة الأهمية لفهم المنتجات المصنعة الحديثة، وهي في بعض الحالات تقنية غير مدمرة، مما يسمح بحفظ العينات لإجراء المزيد من الاختبارات.

تستمد العديد من المواد، سواء المصنعة أو الطبيعية، وظائفها من التوزيع المكاني لمكوناتها. فعلى سبيل المثال، يمكن تحقيق تركيبات دوائية ممتدة المفعول باستخدام طبقة طلاء تعمل كحاجز. ويتحكم وجود هذا الحاجز في إطلاق المادة الفعالة، وقد تؤدي العيوب في الطلاء، كالانقطاعات، إلى تغيير في الأداء. وفي صناعة أشباه الموصلات، قد تؤدي العيوب أو الملوثات في رقائق السيليكون أو الدوائر الدقيقة المطبوعة إلى تعطل هذه المكونات. كما تعتمد وظائف الأنظمة البيولوجية على التدرجات الكيميائية؛ إذ تعمل الخلية الواحدة، والنسيج، وحتى الأعضاء بأكملها، بفضل الترتيب الدقيق لمكوناتها. وقد ثبت أن حتى التغيرات الطفيفة في التركيب الكيميائي والتوزيع قد تكون مؤشراً مبكراً على المرض.

مبادئ

تشترك تقنيات التصوير الكيميائي في أساسيات تقنيات التحليل الطيفي الاهتزازي، لكنها توفر معلومات إضافية من خلال الحصول المتزامن على أطياف ذات دقة مكانية عالية. فهي تجمع بين مزايا التصوير الرقمي وخصائص القياسات الطيفية. باختصار، يقيس التحليل الطيفي الاهتزازي تفاعل الضوء مع المادة. فالفوتونات التي تتفاعل مع العينة إما أن تُمتص أو تتشتت؛ وتُمتص الفوتونات ذات الطاقة المحددة، ويُوفر نمط الامتصاص معلومات، أو بصمة، عن الجزيئات الموجودة في العينة.

من جهة أخرى، فيما يتعلق بإعدادات المراقبة، يمكن إجراء التصوير الكيميائي بإحدى الطرق التالية: الامتصاص (الضوئي) ، أو الانبعاث (التألق)، أو النقل (الضوئي)، أو التشتت (رامان). ويُجمع حاليًا على أن طريقتي التألق ( الانبعاث ) وتشتت رامان هما الأكثر حساسية وقوة، ولكنهما أيضًا الأكثر تكلفة.

في قياس النفاذية، يمر الإشعاع عبر العينة ويُقاس بواسطة كاشف موضوع على الجانب البعيد منها. يمكن حساب الطاقة المنتقلة من الإشعاع الوارد إلى الجزيء (أو الجزيئات) على أنها الفرق بين كمية الفوتونات المنبعثة من المصدر والكمية التي يقيسها الكاشف. في قياس الانعكاس المنتشر، يُجرى قياس فرق الطاقة نفسه، ولكن يقع المصدر والكاشف على نفس جانب العينة، وتكون الفوتونات المقاسة قد انبعثت من الجانب المُضاء للعينة بدلاً من مرورها عبرها. يمكن قياس الطاقة عند طول موجي واحد أو عدة أطوال موجية؛ وعند إجراء سلسلة من القياسات، يُسمى منحنى الاستجابة بالطيف .

يُعدّ اختيار طاقة الإشعاع، سواء قبل تفاعله مع العينة أو بعده، عنصرًا أساسيًا في الحصول على الأطياف. ويمكن تحقيق ذلك باستخدام مرشح ثابت، أو مرشح قابل للضبط، أو مطياف، أو مقياس تداخل، أو أجهزة أخرى. في حالة استخدام مرشح ثابت، لا يُعدّ جمع عدد كبير من الأطوال الموجية فعالًا، ولذا تُجمع عادةً بيانات متعددة الأطياف. أما التصوير الكيميائي باستخدام مقياس التداخل، فيتطلب جمع نطاقات طيفية كاملة، مما ينتج عنه بيانات فائقة الطيف . وتتميز المرشحات القابلة للضبط بمرونتها في توفير بيانات متعددة الأطياف أو فائقة الطيف ، حسب متطلبات التحليل.

يتم قياس الأطياف عادةً باستخدام مطياف تصويري ، يعتمد على مصفوفة المستوى البؤري .

مصطلحات

تم تكييف بعض المصطلحات الشائعة في التحليل الطيفي والمجهر الضوئي والتصوير الفوتوغرافي، أو تعديل نطاقها، لاستخدامها في التصوير الكيميائي. وتشمل هذه المصطلحات: الدقة، ومجال الرؤية، والتكبير. يوجد نوعان من الدقة في التصوير الكيميائي. تشير الدقة الطيفية إلى القدرة على تمييز فروق الطاقة الصغيرة، وهي تنطبق على المحور الطيفي. أما الدقة المكانية فهي أقصر مسافة بين جسمين مطلوبة للكشف عنهما كجسمين منفصلين. تتأثر الدقة المكانية بمجال الرؤية ، وهو مقياس فيزيائي لحجم المنطقة التي يتم فحصها بالتحليل. في التصوير، يكون مجال الرؤية ناتجًا عن التكبير وعدد البكسلات في مصفوفة الكاشف. التكبير هو نسبة المساحة الفيزيائية لمصفوفة الكاشف مقسومة على مساحة مجال رؤية العينة. كلما زاد التكبير لنفس الكاشف، كلما صغرت مساحة العينة التي يتم تصويرها.

أنواع أجهزة التصوير الكيميائي الاهتزازي

تم تطبيق التصوير الكيميائي في مطيافية الأشعة تحت الحمراء المتوسطة، والأشعة تحت الحمراء القريبة، ومطيافية رامان . وكما هو الحال مع نظيراتها في مطيافية المواد الصلبة، تتميز كل تقنية تصوير بنقاط قوة وضعف خاصة بها، وهي الأنسب لتلبية احتياجات مختلفة.

التصوير الكيميائي بالأشعة تحت الحمراء المتوسطة

مجموعة من الأحجار تم مسحها ضوئياً باستخدام جهاز التصوير الطيفي الفائق Specim LWIR-C في نطاق الأشعة تحت الحمراء الحرارية من 7.7 ميكرومتر إلى 12.4 ميكرومتر. ويمكن تمييز أطياف معادن مثل الكوارتز والفلسبار بوضوح. [ 20 ]

يستكشف التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء المتوسطة (MIR) الاهتزازات الجزيئية الأساسية، التي تنشأ في النطاق الطيفي 2500-25000  نانومتر. تستخدم تطبيقات التصوير التجارية في منطقة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة أجهزة تصوير طيفي فائق أو مقاييس تداخل الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه ( FT-IR )، وذلك حسب التطبيق. تميل نطاقات امتصاص الأشعة تحت الحمراء المتوسطة إلى أن تكون ضيقة نسبيًا وذات دقة عالية؛ وغالبًا ما يكون التفسير الطيفي المباشر ممكنًا بواسطة خبير في التحليل الطيفي. يمكن للتحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء المتوسطة تمييز التغيرات الطفيفة في التركيب الكيميائي والبنيوي، ويُستخدم غالبًا لتحديد المواد المجهولة. تكون عمليات الامتصاص في هذا النطاق الطيفي قوية نسبيًا؛ ولهذا السبب، يُعدّ عرض العينة أمرًا بالغ الأهمية للحد من كمية المادة المتفاعلة مع الإشعاع الوارد في منطقة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة. يمكن جمع البيانات في وضع الانعكاس أو النقل أو الانبعاث. يُعدّ الماء مادة ماصة قوية جدًا لإشعاع الأشعة تحت الحمراء المتوسطة، وغالبًا ما تتطلب العينات الرطبة إجراءات متقدمة لأخذ العينات (مثل الانعكاس الكلي المخفف ). تشمل الأجهزة التجارية رسم الخرائط النقطية والخطية، والتصوير. يمكن أيضًا إجراء التصوير الكيميائي بالأشعة تحت الحمراء المتوسطة بدقة مكانية تصل إلى مستوى النانومتر باستخدام مطيافية الأشعة تحت الحمراء القائمة على مجهر القوة الذرية (AFM-IR). ويمكن تحقيق التصوير الطيفي الفائق لكامل نطاق الأشعة تحت الحمراء المتوسطة في غضون ثوانٍ باستخدام نبضات قصيرة جدًا من الأشعة تحت الحمراء المتوسطة. [ 21 ]

التصوير الكيميائي عن بعد لإطلاق متزامن لغازي SF6 و NH3 على مسافة 1.5 كم باستخدام مطياف التصوير Telops Hyper-Cam [ 22 ]

للاطلاع على أنواع مجاهر الأشعة تحت الحمراء المتوسطة، انظر المجهر#مجهر الأشعة تحت الحمراء .

تُستخدم النوافذ الجوية في طيف الأشعة تحت الحمراء أيضًا لإجراء التصوير الكيميائي عن بُعد. في هذه المناطق الطيفية، تُظهر الغازات الجوية (وخاصةً الماء وثاني أكسيد الكربون ) امتصاصًا منخفضًا، مما يسمح برؤية الأشعة تحت الحمراء على مسافات تصل إلى كيلومترات. ويمكن بعد ذلك رؤية الجزيئات المستهدفة باستخدام عمليات الامتصاص/الانبعاث الانتقائية المذكورة أعلاه. تُظهر الصورة مثالًا على التصوير الكيميائي لإطلاق متزامن لغاز سادس فلوريد الكبريت والأمونيا .

التصوير الكيميائي بالأشعة تحت الحمراء القريبة

يمتد نطاق التحليل في منطقة الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) من 780  نانومتر إلى 2500  نانومتر. تنشأ نطاقات الامتصاص المرئية في هذا النطاق الطيفي من التوافقيات والنطاقات المركبة لاهتزازات التمدد والانحناء لروابط OH وNH وCH وSH. يكون الامتصاص في منطقة الأشعة تحت الحمراء القريبة أقل بمقدار يتراوح بين عشرة ومئة ضعف مقارنةً بمنطقة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة (MIR)، مما يُغني عن الحاجة إلى تحضير مُطوّل للعينات. يمكن تحليل العينات السميكة والرقيقة دون أي تحضير، كما يُمكن الحصول على صور كيميائية في منطقة الأشعة تحت الحمراء القريبة من خلال بعض مواد التغليف، ويمكن استخدام هذه التقنية لفحص العينات المُرطبة، ضمن حدود معينة. يُمكن تصوير العينات السليمة باستخدام تقنية النفاذية أو الانعكاس المنتشر.

تكون أشكال خطوط الطيف للنطاقات التوافقية والمجموعات الطيفية أعرض وأكثر تداخلاً من تلك الخاصة بالنطاقات الأساسية في نطاق الأشعة تحت الحمراء المتوسطة. غالبًا ما تُستخدم طرق متعددة المتغيرات لفصل البصمات الطيفية لمكونات العينة. يُعد التصوير الكيميائي بالأشعة تحت الحمراء القريبة مفيدًا بشكل خاص لإجراء تحليلات سريعة وقابلة للتكرار وغير مدمرة للمواد المعروفة. [ 23 ] [ 24 ] تعتمد أجهزة التصوير بالأشعة تحت الحمراء القريبة عادةً على كاميرا فائقة الطيف ، أو مرشح قابل للضبط، أو مقياس تداخل FT-IR. ويلزم دائمًا وجود مصدر ضوء خارجي، مثل ضوء الشمس (للمسح الخارجي والاستشعار عن بُعد) أو مصباح هالوجين (للمختبرات والقياسات الصناعية).

التصوير الكيميائي الراماني

يتراوح النطاق الطيفي للتصوير الكيميائي باستخدام إزاحة رامان من حوالي 50 إلى 4000  سم⁻¹ ؛ ويعتمد النطاق الطيفي الفعلي الذي يُجرى عليه قياس رامان معين على تردد إثارة الليزر. يختلف المبدأ الأساسي وراء مطيافية رامان عن مطيافية الأشعة تحت الحمراء المتوسطة والقريبة في أن المحور السيني لطيف رامان يُقاس كدالة لانزياح الطاقة (بوحدة سم⁻¹ ) بالنسبة لتردد الليزر المستخدم كمصدر للإشعاع. باختصار، ينشأ طيف رامان من التشتت غير المرن للفوتونات الساقطة، والذي يتطلب تغيرًا في الاستقطابية مع الاهتزاز، على عكس امتصاص الأشعة تحت الحمراء، الذي يتطلب تغيرًا في عزم ثنائي القطب مع الاهتزاز. والنتيجة النهائية هي معلومات طيفية مشابهة، وفي كثير من الحالات مكملة، لتلك الخاصة بالأشعة تحت الحمراء المتوسطة. تأثير رامان ضعيف - إذ يخضع فوتون واحد فقط من بين كل 10⁷ فوتون ساقط على العينة لتشتت رامان. تمتلك كل من المواد العضوية وغير العضوية طيف رامان؛ وهي تُنتج عمومًا نطاقات حادة ذات خصائص كيميائية محددة. يُعد التألق ظاهرة منافسة، ويمكن أن يطغى على إشارة رامان، اعتمادًا على العينة، وذلك بالنسبة لتطبيقات التحليل الطيفي الشامل والتصوير.

لا تتطلب تقنية التصوير الكيميائي باستخدام رامان تحضيرًا يُذكر للعينات، أو قد لا تتطلب أي تحضير على الإطلاق. مع ذلك، يمكن استخدام تقطيع العينة فيزيائيًا لكشف السطح المراد دراسته، مع الحرص على الحصول على سطح مستوٍ قدر الإمكان. وتحدد الظروف اللازمة لإجراء قياس معين مدى تدخل هذه التقنية في العينة، وقد تتضرر العينات الحساسة لإشعاع الليزر عالي الطاقة أثناء التحليل. وتتميز هذه التقنية بحساسيتها المنخفضة نسبيًا لوجود الماء في العينة، ولذلك فهي مفيدة لتصوير العينات التي تحتوي على الماء، مثل المواد البيولوجية.

التصوير الفلوري (مناطق الأشعة فوق البنفسجية والمرئية والأشعة تحت الحمراء القريبة)

يُعدّ التحليل الطيفي المجهري للانبعاث تقنية حساسة للغاية، حيث تتراوح أطياف الإثارة والانبعاث فيها بين الأشعة فوق البنفسجية والضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء القريبة. ولذلك، فهي تُستخدم في العديد من المجالات الطبية الحيوية والتقنية الحيوية والزراعية. توجد حاليًا أو قيد التطوير عدة تقنيات فلورية قوية وعالية التخصص والحساسية؛ من بينها تقنيات FLIM وFRAP وFRET وFLIM-FRET؛ ومن بينها تقنيات التحليل الطيفي المجهري للأشعة تحت الحمراء القريبة، وتقنيات التحليل الطيفي النانوي للأشعة تحت الحمراء القريبة المحسّنة بحساسية المجس (انظر قسم "للمزيد من القراءة"). كما يُستخدم التحليل الطيفي المجهري والتصوير الفلوري للانبعاث بشكل شائع لتحديد مواقع بلورات البروتين [ 25 ] في المحلول، ولتوصيف المواد الفائقة وأجهزة التقنية الحيوية.

أخذ العينات والعينات

تكمن أهمية التصوير في القدرة على رصد التباينات المكانية في العينات الصلبة أو الهلامية أو الشبيهة بالهلام. أما تصوير السوائل أو حتى المعلقات، فاستخدامه محدود، إذ أن الحركة المستمرة للعينات تؤدي إلى متوسط ​​المعلومات المكانية، إلا في حال استخدام تقنيات تسجيل فائقة السرعة، كما في مطيافية الارتباط الفلوري المجهرية أو تقنية FLIM، حيث يمكن رصد جزيء واحد بسرعة كشف فوتوني فائقة. مع ذلك، يمكن للتجارب عالية الإنتاجية (مثل تصوير الصفائح متعددة الآبار) للعينات السائلة أن توفر معلومات قيّمة. في هذه الحالة، يمكن استخدام التسجيل المتوازي لآلاف الأطياف لمقارنة الاختلافات بين العينات، بدلاً من الطريقة الأكثر شيوعاً لاستكشاف التباين المكاني داخل عينة واحدة.

وبالمثل، لا فائدة من تصوير عينة متجانسة تمامًا، إذ يُنتج مطياف أحادي النقطة نفس المعلومات الطيفية. وبطبيعة الحال، يعتمد تعريف التجانس على الدقة المكانية لنظام التصوير المستخدم. في التصوير بالأشعة تحت الحمراء المتوسطة، حيث تتراوح الأطوال الموجية بين 3 و10 ميكرومترات، يُمكن نظريًا تمييز الأجسام التي يبلغ حجمها حوالي 5 ميكرومترات. وتُحدَّد مساحات العينة بالتطبيقات التجريبية الحالية لأن الإضاءة تُوفَّر بواسطة مقياس التداخل. قد يتمكن التصوير الراماني من تمييز الجسيمات التي يقل حجمها عن 1 ميكرومتر، لكن مساحة العينة التي يُمكن إضاءتها محدودة للغاية. لذا، يُعتبر تصوير مساحات واسعة، وبالتالي عينات كبيرة، غير عملي باستخدام التصوير الراماني. أما التصوير الكيميائي/الطيف الفائق بالأشعة تحت الحمراء القريبة، فيُميّز عادةً الأجسام الأكبر حجمًا (أكبر من 10 ميكرومترات)، وهو أنسب للعينات الكبيرة نظرًا لتوافر مصادر الإضاءة بسهولة. ومع ذلك، فقد تم الإبلاغ مؤخرًا عن أن مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة بتقنية FT قادرة على تحقيق دقة تبلغ حوالي 1.2 ميكرون (ميكرومتر) في العينات البيولوجية [ 10 ]. علاوة على ذلك، تم الإبلاغ عن أن تجارب FCS للإثارة ثنائية الفوتون قد حققت دقة 15 نانومتر على الأغشية الرقيقة للأغشية الحيوية باستخدام إعداد خاص لعد الفوتونات المتزامنة.

حد الكشف

يختلف مفهوم حد الكشف في التصوير الكيميائي اختلافًا كبيرًا عن مفهومه في التحليل الطيفي الشامل، إذ يعتمد على العينة نفسها. ولأن الطيف الشامل يمثل متوسط ​​المواد الموجودة، فإن البصمات الطيفية للمكونات النزرة تتلاشى تمامًا بفعل التخفيف. أما في التصوير، فلكل بكسل طيف خاص به. فإذا كان الحجم الفيزيائي للملوث النزري قريبًا من حجم البكسل المصوّر على العينة، فمن المرجح أن تكون بصمته الطيفية قابلة للكشف. ولكن إذا كان المكون النزري منتشرًا بشكل متجانس (مقارنةً بحجم صورة البكسل) في جميع أنحاء العينة، فلن يكون قابلاً للكشف. لذلك، تتأثر حدود الكشف في تقنيات التصوير الكيميائي بشدة بحجم الجسيمات، وعدم تجانس العينة كيميائيًا ومكانيًا، والدقة المكانية للصورة.

تحليل البيانات

تستخدم أساليب تحليل بيانات التصوير الكيميائي عادةً خوارزميات رياضية شائعة في التحليل الطيفي أحادي النقطة أو في تحليل الصور. والسبب في ذلك هو أن الطيف الذي يحصل عليه كل كاشف يُعادل طيف نقطة واحدة؛ لذا تُستخدم تقنيات المعالجة المسبقة، وعلم القياس الكيميائي، والتعرف على الأنماط بهدف مماثل هو فصل التأثيرات الكيميائية عن الفيزيائية، وإجراء توصيف نوعي أو كمي لمكونات العينة الفردية. أما في البُعد المكاني، فتُعادل كل صورة كيميائية صورة رقمية، ويمكن استخدام تحليل الصور القياسي والتحليل الإحصائي القوي لاستخلاص الميزات.

برمجة

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ http://www.imaging.net/chemical-imaging/ مؤرشف بتاريخ 9 فبراير 2011 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) التصوير الكيميائي
  2. ↑ http://www.malvern.com/LabEng/products/sdi/bibliography/sdi_bibliography.htm إي. إن. لويس، إي. لي، و إل. إتش. كيدر، دمج التصوير والتحليل الطيفي: حل المشكلات باستخدام التصوير الكيميائي بالأشعة تحت الحمراء القريبة. مجلة المجهر اليوم، المجلد 12، العدد 6، نوفمبر 2004.
  3. ↑ هاجن، ناثان؛ كودينوف، مايكل و. (2013). "مراجعة لتقنيات التصوير الطيفي الفوري" . الهندسة البصرية . 52 (9) 090901. رمز Bibcode : 2013OptEn..52i0901H . doi : 10.1117/1.OE.52.9.090901 . S2CID 215807781. مؤرشف من الأصل في 20 سبتمبر 2015. تم الاسترجاع في 2 فبراير 2017 . {{cite journal}}: CS1 maint: bot: حالة عنوان URL الأصلي غير معروفة ( رابط )
  4. ↑ إيفانز، سي إل؛ شي، إكس إس (2008). "مجهر تشتت رامان المتماسك المضاد لستوكس: التصوير الكيميائي لعلم الأحياء والطب" . المراجعة السنوية للكيمياء التحليلية . 1 : 883-909 . Bibcode : 2008ARAC....1..883E . doi : 10.1146/annurev.anchem.1.031207.112754 . PMID 20636101 . 
  5. ↑ دياسبرو، أ.؛ روبيلو، م. (1999). "مجهر الإثارة متعدد الفوتونات لدراسة الأنظمة الحيوية". المجهر والتحليل الأوروبي . 5 : 5-7 .
  6. ↑ مانتوس، د.س.؛ موريسون، ج.هـ. (1991). "التصوير الكيميائي في علم الأحياء والطب باستخدام المجهر الأيوني". مجلة ميكروكيميكا أكتا . 104 ( 1-6 ): 1-6 . doi : 10.1007/BF01245536 . S2CID 94821222 . 
  7. ↑ باجاتولي، إل إيه؛ غراتون، إي. (2000). "مجهر التألق ثنائي الفوتون لمجالات الدهون المتواجدة معًا في حويصلات أحادية الطبقة عملاقة من مخاليط الفوسفوليبيدات الثنائية" . مجلة الفيزياء الحيوية . 78 (1): 290-305 . Bibcode : 2000BpJ....78..290B . doi : 10.1016/s0006-3495(00)76592-1 . PMC 1300637. PMID 10620293 .  
  8. ↑ شفيل، ب.؛ هاوبتس، يو.؛ مايتي، س.؛ ويب، و. (1999). "الديناميكيات الجزيئية في الخلايا الحية التي رُصدت بواسطة مطيافية ارتباط التألق مع إثارة أحادية وثنائية الفوتون" . مجلة الفيزياء الحيوية . 77 (4): 2251-2265 . Bibcode : 1999BpJ....77.2251S . doi : 10.1016/s0006-3495(99)77065-7 . PMC 1300505. PMID 10512844 .  
  9. ↑ 1. لي، إس سي وآخرون، (2001). مجهر الرنين النووي المغناطيسي بدقة ميكرومتر واحد. مجلة الرنين المغناطيسي ، 150: 207-213.
  10. ١ ٢ ٣ التحليل الطيفي المجهري بالأشعة تحت الحمراء القريبة، والتحليل الطيفي المجهري الفلوري، والتصوير الكيميائي بالأشعة تحت الحمراء، وتحليل الرنين المغناطيسي النووي عالي الدقة لبذور فول الصويا، والأجنة الجسدية، والخلايا المفردة. بايانو، آي سي وآخرون. ٢٠٠٤.، في استخلاص الزيت وتحليله. ، دي. لوثريا، محرر، الصفحات ٢٤١-٢٧٣، مطبعة AOCS، شامبين، إلينوي.
  11. ↑ الكشف عن خلية سرطانية واحدة بواسطة مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة، والتصوير الكيميائي بالأشعة تحت الحمراء، ومطيافية التألق المجهرية. 2004. IC Baianu، D. Costescu، NE Hofmann و SS Korban، q-bio/0407006 (يوليو 2004)
  12. ↑ J. Dubois, G. Sando, EN Lewis, Near-Infrared Chemical Imaging, A Valuable Tool for the Pharmaceutical Industry, GIT Laboratory Journal Europe, No. 1-2, 2007.
  13. ↑ دالفي، هـ.؛ وآخرون (2018). "مراقبة التركيز باستخدام التصوير الكيميائي بالأشعة تحت الحمراء القريبة في مكبس الأقراص" . مجلة التصوير الطيفي . 7 : a5. doi : 10.1255/jsi.2018.a5 . 
  14. ↑ راغافاتشاري، ر.، محرر. 2001. تطبيقات الأشعة تحت الحمراء القريبة في التكنولوجيا الحيوية ، مارسيل ديكر، نيويورك، نيويورك.
  15. ↑ تطبيقات التقنيات الحديثة في الأغذية الصحية والتكنولوجيا الحيوية الطبية والزراعية. (يونيو 2004) IC Baianu، PR Lozano، VI Prisecaru وHC Lin q-bio/0406047
  16. ↑ إيجن، م.؛ ريجلر، ر. (1994). "فرز الجزيئات المفردة: تطبيقات في التشخيص والتكنولوجيا الحيوية التطورية" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 91 ( 13): 5740-5747 . Bibcode : 1994PNAS...91.5740E . doi : 10.1073/pnas.91.13.5740 . PMC 44073. PMID 7517036 .  
  17. ↑ ريجلر ر. وويدنجرين ج. (1990). الكشف فائق الحساسية عن الجزيئات المفردة بواسطة مطيافية ارتباط الفلورة، العلوم البيولوجية (تحرير كلينج وأومان) ص 180.
  18. ↑ الكشف عن خلية سرطانية واحدة باستخدام مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة، والتصوير الكيميائي بالأشعة تحت الحمراء، ومطيافية التألق المجهرية. 2004. IC Baianu، D. Costescu، NE Hofmann، SS Korban وآخرون، q-bio/0407006 (يوليو 2004)
  19. ↑ أوهلينشلاغر، ف.؛ شفيل، ب.؛ إيجن، م. (1996). "الكشف عن الحمض النووي الريبي لفيروس نقص المناعة البشرية من النوع الأول عن طريق تضخيم تسلسل الحمض النووي بالاقتران مع مطيافية ارتباط التألق" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 93 (23): 12811-12816 . Bibcode : 1996PNAS...9312811O . doi : 10.1073/pnas.93.23.12811 . PMC 24002. PMID 8917501 .  
  20. ^ Holma، H.، (مايو 2011)، Thermische Hyperspektralbildgebung im langwelligen Infrarot أرشفة 2011-07-26 في آلة Wayback .، Photonik.
  21. ↑ تشاو، يو؛ كوساما، شوتا؛ فوروتاني، يوجي؛ هوانغ، وي-هونغ؛ لو، تشيه-وي؛ فوجي، تاكاو (2023-07-04). "التصوير الكيميائي بالأشعة تحت الحمراء المتوسطة عالي السرعة دون مسح كامل النطاق الترددي" . نيتشر كوميونيكيشنز . 14 (1): 3929. arXiv : 2209.06372 . Bibcode : 2023NatCo..14.3929Z . doi : 10.1038/ s41467-023-39628-6 . ISSN 2041-1723 . PMC 10319884. PMID 37402722 .   
  22. ^ M. Chamberland، V. Farley، A. Vallières، L. Belhumeur، A. Villemaire، J. Giroux et J. Legault، تقنية قياس الطيف الإشعاعي للتصوير الميداني المحمول عالية الأداء لتطبيقات التصوير الفائق الطيفي، Proc. SPIE 5994، 59940N، سبتمبر 2005.
  23. ↑ تقنيات جديدة للتحليل الطيفي المجهري والتصوير الكيميائي لبذور وأجنة فول الصويا. (2002). بايانو، آي سي، كوستيسكو، دي إم، ويو، تي. مؤتمر Soy2002 ، أوربانا، إلينوي.
  24. ↑ التحليل الطيفي المجهري بالأشعة تحت الحمراء القريبة، والتصوير الكيميائي، وتحليل الرنين المغناطيسي النووي للزيت في أجنة فول الصويا النامية والمطفرة في المزارع. (2003). بايانو، آي سي، كوستيسكو، دي إم، هوفمان، إن، وكوربان، إس إس، اجتماع الجمعية الأمريكية لكيميائيي الزيوت، قسم التحليل .
  25. ↑ جيل، هـ (مارس 2010). "تقييم فعالية تألق وامتصاص التربتوفان كأداة اختيار لتحديد بلورات البروتين" . Acta Crystallogr F. 66 ( 3): 364–372 . doi : 10.1107 / S1744309110002022 . PMC 2833058. PMID 20208182 .  
  26. ↑ "FECOM KG" . fecom.at . مؤرشف من الأصل بتاريخ 14 مارس 2018. تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 أبريل 2018 .
  27. ↑ "متنزه الإدراك - التصوير الكيميائي بالألوان" . متنزه الإدراك - التصوير الكيميائي بالألوان . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 أبريل 2018 .

للمزيد من القراءة

  • EN Lewis, PJ Treado, IW Levin, Near-Infrared and Raman Specscopic Imaging, American Laboratory, 06/1994:16 (1994).
  • لويس، إي. نيل؛ تريدو، باتريك جيه؛ ريدر، روبرت سي؛ ستوري، غلوريا إم؛ داوري، أنتوني إي؛ ماركوت، كورتيس؛ ليفين، إيرا دبليو (1995). "التصوير الطيفي بتحويل فورييه باستخدام كاشف مصفوفة بؤرية للأشعة تحت الحمراء". الكيمياء التحليلية . 67 (19). الجمعية الكيميائية الأمريكية (ACS): 3377-3381 . doi : 10.1021/ac00115a003 . ISSN 0003-2700 . PMID 8686889 .  
  • كولاروسو، بينا؛ كيدر، ليندا هـ.؛ ليفين، إيرا و.؛ فريزر، جيمس س.؛ أرينز، جون ف.؛ لويس، إي. نيل (1998). "التصوير الطيفي بالأشعة تحت الحمراء: من الأنظمة الكوكبية إلى الأنظمة الخلوية" . علم الأطياف التطبيقي . 52 (3). منشورات سيج: 106أ - 120أ. رمز Bibcode : 1998ApSpe..52..106C . doi : 10.1366/0003702981943545 . ISSN 0003-7028 . 
  • تريدو، باتريك جيه؛ ليفين، إيرا دبليو؛ لويس، إي. نيل (1994). "كشف مصفوفة المستوى البؤري (FPA) من إنديوم أنتيمونيد (InSb) للتصوير المجهري بالأشعة تحت الحمراء القريبة". علم الأطياف التطبيقي . 48 (5). منشورات SAGE: 607-615 . Bibcode : 1994ApSpe..48..607T . doi : 10.1366/0003702944924899 . ISSN 0003-7028 . S2CID 96094223 .  
  • هاموند، ستيفن ف.؛ كلارك، فيونا س. (15 أغسطس 2006)، "مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة المجهرية"، في تشالمرز، جون م.؛ غريفيث، ب. ر. (محرران)، دليل مطيافية الاهتزازات ، المجلد  2، تشيتشستر، المملكة المتحدة: جون وايلي وأولاده المحدودة، الصفحات 1405-1418 ، doi : 10.1002/0470027320.s2603 ، ISBN  0-471-98847-2
  • إل إتش كيدر، إيه إس هاكا، إي إن لويس، أجهزة التصوير بالأشعة تحت الحمراء بتقنية فورييه. في: دليل التحليل الطيفي الاهتزازي، المجلد 2، جي إم تشالمرز وبي آر غريفيثس (محرران). جون وايلي وأولاده، غرب ساسكس، المملكة المتحدة، 2002، الصفحات  1386-1404.
  • J. Zhang; A. O'Connor; JF Turner II, Cosine Histogram Analysis for Spectral Image Data Classification, Applied Spectroscopy, Volume 58, Number 11, November 2004, pp.  1318–1324(7).
  • JF Turner II؛ J. Zhang؛ A. O'Connor، أداة رسم الخرائط الطيفية لتحليل الصور الكيميائية، التحليل الطيفي التطبيقي، المجلد 58، العدد 11، نوفمبر 2004، ص  1308-1317 (10).
  • HR MORRIS، JF TURNER II، B. MUNRO، RA RYNTZ، PJ TREADO، التصوير الكيميائي لبنية سطح الأوليفين الحراري (TPO)، Langmuir، 1999، المجلد 15، العدد 8، الصفحات  2961-2972.
  • جيه إف تيرنر الثاني، التصوير الكيميائي والتحليل الطيفي باستخدام المرشحات القابلة للضبط: الأجهزة والمنهجية والتحليل متعدد المتغيرات، أطروحة (دكتوراه). جامعة بيتسبرغ، المصدر DAI-B 59/09، صفحة  4782، مارس 1999، 286 صفحة.
  • ب. شفيل (2001). في مطيافية ارتباط التألق. النظرية والتطبيقات. تحرير ر. ريجلر وإي إس إلسون، ص  360. سبرينغر فيرلاغ: برلين.
  • شويل، ب.؛ أوهلينشلاغر، ف.؛ والتر، ن. (1996). "تحليل حركية تهجين الحمض النووي الريبي مع الحمض النووي باستخدام مطيافية ارتباط التألق". الكيمياء الحيوية . 35 (31): 10182-10193 . doi : 10.1021/bi960517g . PMID 8756483 . 
  • FLIM | مجهر تصوير عمر الفلورة: الفلورة، التصوير الكيميائي للفلوروفور، مطيافية الانبعاث المجهرية البؤرية، FRET، مطيافية الفلورة المجهرية للارتباط المتبادل .
  • تطبيقات تقنية FLIM: "تتميز تقنية FLIM بقدرتها على التمييز بين الفلورة المنبعثة من جزيئات فلورية مختلفة وجزيئات ذاتية الفلورة في العينة، حتى لو كانت أطياف انبعاثها متشابهة. ولذلك، فهي مثالية لتحديد الجزيئات الفلورية في الدراسات متعددة العلامات. كما يمكن استخدام FLIM لقياس تركيزات الأيونات داخل الخلايا دون الحاجة إلى إجراءات معايرة مطولة (مثل استخدام صبغة كالسيوم جرين)، وللحصول على معلومات حول البيئة المحلية للجزيء الفلوري بناءً على التغيرات في عمره." كذلك، تُستخدم تقنية FLIM بشكل متكرر في الدراسات المجهرية/التصويرية الكيميائية/الميكروسكوبية، أو الدراسات المجهرية، لمراقبة التفاعلات المكانية والزمانية بين البروتينات، وخصائص الأغشية، والتفاعلات مع الأحماض النووية في الخلايا الحية.
  • جاديلا تي دبليو جونيور، تقنيات FRET وFLIM ، 33. دار النشر: إلسيفير، رقم ISBN 978-0-08-054958-3، (2008) 560 صفحة.
  • Langel FD، وآخرون، تتوسط مجالات البروتين المتعددة التفاعل بين Bcl10 و Malt1، J. Biol. Chem. ، (2008) 283(47):32419-31.
  • كلايتون إيه إتش، مخطط AB المستقطب لتحليل وتمثيل دوران الفلوروفور وانتقال طاقة الرنين المتجانس في مجال التردد. مجلة المجهر (2008) 232(2):306-12
  • كلايتون، أ.هـ. وآخرون  (2008). "غلبة قليل الوحدات عالية الرتبة لمستقبل عامل نمو البشرة المنشط على سطح الخلية". عوامل النمو . 20 : 1.
  • بلوومان وآخرون، التفاعلات الكهروستاتيكية تنظم بشكل إيجابي تكوين ووظيفة التجمعات النانوية لـ K-Ras. علم الأحياء الجزيئي والخلوي (2008) 4377-4385.
  • بيلانيس إل، وآخرون، الجالاكتين-1 هو مكون هيكلي جديد ومنظم رئيسي لتجمعات H-Ras النانوية. علم الأحياء الجزيئي للخلية (2008) 19:1404–1414.
  • فان مانين إتش جيه، استشعار معامل الانكسار للبروتينات الفلورية الخضراء في الخلايا الحية باستخدام مجهر تصوير عمر الفلورة. مجلة الفيزياء الحيوية (2008) 94(8):L67-9.
  • Van der Krogt GNM، وآخرون، مقارنة بين أزواج المانح والمستقبل لأجهزة استشعار FRET المشفرة وراثيًا: تطبيق على مستشعر Epac cAMP كمثال، PLoS ONE، (2008) 3(4):e1916.
  • داي، إكس؛ وآخرون  (2008). "تصوير شدة الفلورة وعمرها للدوكسوروبيسين الحر والمغلف بالمذيلات في الخلايا الحية". طب النانو . 4 (1): 49-56 . doi : 10.1016/j.nano.2007.12.002 . PMID 18249155 . 
  • فالديز تي وآخرون، رؤية أكثر ذكاءً للأذن باستخدام التصوير الكيميائي. غرفة أخبار SPIE، (2015) DOI: 10.1117/2.1201510.006193