实验室光谱仪器--红外显微成像技术的基本原理
FTIR显微成像技术是对一个选定区域（几十微米到数十毫米）的每一个点（像素）进行红外光谱测定，然后用计算机技术将这些点的红外光谱按区域进行二维或三维图谱绘制。该成像技术依赖于三方面:①扫描:②空间编码和解码:③红外显微镜及多通道检测器。当进行红外成像时，首先根据不同检测目的选择相应的检测器，并选择感兴趣的微区域样品微区域被“分割”为很多小的表面区或体相区（ surface or volume area），这些被“分割的”小区称作“像素”（ pixels）或“体像素”（ voxels）。对微区的各个像素进行点、线或面的光谱扫描，得到其干涉图:将采集的所有光谱干涉图进行傅里叶变换，得到其光谱；微区域内的样品分布情况按照透射比或吸光度大小用灰度图或RGB格式的彩色图显示，通过颜色的变化反映微区内组分的空间分布及浓度变化情况。样品红外图像的采集可通过自动光阑调节、自动聚焦、自动校正、标记、照明等实现完全自动化。图像采集完成后，计算机实时显示出各种视频图像，如等高线图、瀑布图、总红外吸收图、指定组分定量分布图、官能团分布图、单波数红外吸收图、化合物表面分布及层次分布图等。
红外图像一般以数据立方体（ data cube）显示，其中两维（x和y）为像素坐标，第三维为光谱维；如果采集多层图像，则需采用数据超立方体（ hypercube）表示，此时有三个空间维（x、y和z）和一个光谱维，一般采用数学模型来描述这些数据立方体中包含的变化。根据 Beer-lambert定律，吸光度与浓度成正比，而任意像素的光谱是由图像中各组分纯光谱按照其浓度权重进行叠加得到的，因此红外图像可以用矩阵表示为:
D=CST+E
式中，D为光谱数据阵；ST为图像组分的纯光谱矩阵；C为每个像素中这些组分的浓度矩阵；E为信号波动引起的误差矩阵，与化学组分变化无关。
通过对C矩阵的行进行提取，就可获取相关像素的化学成分信息，而某种图像成分在像素间的浓度变化也可通过其列提取出来。通过将每一个C矩阵的行卷积以恢复其初始的二维（2D）或三维（3D）图像，即可得到每种特定图像成分的分布图。
