*目标区域太小，无法用红外显微镜有效测定*

*希望红外和拉曼测定样品的同一位置，对有机和无机成分进行详细分析*

在食品与药品包装中，多层薄膜通过组合不同特性的单层薄膜，提供耐热、抗冲击、遮光和氧气阻隔等特性，以保持产品质量。准确解析薄膜中各层材料的成分与厚度对于新薄膜材料研发、质量管控及竞品分析非常重要。

显微红外光谱法是鉴别多层膜材料的常用方法，常用于识别10 μm及更厚的层；而显微拉曼光谱具有更高的空间分辨率和低波数分析能力，因此能够识别10 μm以下的超薄层和具有低波数区域特征峰的无机化合物层。

岛津AIRsight红外拉曼显微镜能够在不移动样品的情况下，对同一微小区域进行原位红外和拉曼多光谱表征，快速精准分析有机物、无机物及有机无机混合物，显著提高微区定性分析精度。本文将介绍其在多层膜包装材料分析中的应用实例。

一实验方法

样品：某护发素包装材料

前处理：使用切片机和金刚石池制备多层膜薄片

所用仪器：岛津AIRsight红外拉曼显微镜

二测试结果

1测量多层膜中各层的厚度

AIRsight 标配长度测量功能，能够测量大视野相机与显微镜相机图像中任意选定两点间的距离，适用于确定多层膜中各层的厚度。图 2 展示了通过显微红外相机获取的多层膜截面图像，结合长度测量功能对该图像进行分析，可得到各层厚度。结果表明，该多层膜共三层，每层厚度如下所示。

图2：多层膜图片及各层长度测量

2显微红外光谱：10μm以上有机材料层的快速鉴别

首先，采用显微红外透射法对多层膜截面进行mapping成像分析。光阑设置为10 × 30 μm，以2 μm为步长进行mapping测量，随后使用mapping数据创建化学图像（图3）。可通过峰高、峰面积、多变量分析（PCR/MCR）或光谱相似度等方法，从mapping数据创建化学图像，以直观展示材料的成分分布。

图3：通过红外光谱和层间边界区域识别每层膜的红外光谱和化学图像

在本示例中，采用光谱相似度来创建化学图像。光谱相似度越高，化学图像中的颜色越深。经分析，第一层和第三层均被识别为尼龙（Nylon），第二层为聚乙烯（PE）。然而，三层之间边界区域的混合光谱表明可能存在额外的超薄层，但仅凭红外光谱难以准确识别。

3显微拉曼光谱：层间边界区域超薄层（<10μm）及有机无机混合物表征

然后，使用50倍拉曼物镜对多层膜（第2层和第3层之间）边界区域进行更高空间分辨率的拉曼mapping线扫描成像，结果见图4和图5。除显微红外光谱识别出的尼龙（Nylon）和聚乙烯（PE）成分外，显微拉曼光谱还在边界区域检测到聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和二氧化钛（TiO₂）的特征峰。由于TiO₂的特征峰位于低波数区域，恰好位于红外显微镜高灵敏度检测器的检测范围之外，因此显微红外光谱法难以识别该成分。相比之下，显微拉曼光谱能够获取更小微区的数据，并识别TiO₂等无机化合物，而显微红外光谱在这些方面则难以实现。

图4：用于mapping分析的第二层与第三层之间边界区域位置

图5：第二层与第三层之间边界区域的拉曼光谱

本示例揭示了显微红外与显微拉曼技术因空间分辨率与波数范围的差异性，可在多层膜分析中实现互补信息采集。此外，针对易产生荧光干扰的塑料样品，显微红外光谱相比拉曼光谱展现出更优的分析适用性。

因此，显微红外（μ-FTIR）和显微拉曼（μ-Raman）分析耦合的多光谱方法，可以克服单光谱方法的粒径限制、荧光干扰、波数范围限制等问题，助力有机物、无机物及有机无机混合物的快速精准分析，提升定性分析的准确度。

三结论

本文介绍了使用AlRsight红外拉曼显微镜综合分析护发素产品的多层包装材料的示例。结果表明，对于10μm以下的小区域和无机化合物的定性分析，显微红外光谱法存在局限性，而显微拉曼光谱法则可作为有效补充。然而，多层薄膜中使用的许多塑料可能存在荧光效应，在分析这些塑料时，显微红外光谱法相较于显微拉曼光谱法更为有效。

AlRsight红外拉曼显微镜能够在不移动样品的情况下，对同一样品的微小区域进行原位显微红外与显微 mapping 成像对比分析，多维度直观地呈现材料的成分分布，特别适用于多层薄膜开发与质量控制。

岛津AlRsight红外拉曼显微镜，无需移动样品，同一区域“红外拉曼双剑合璧”，让微观世界的奥秘触手可及！

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