一、从台式到便携：红外光谱仪走向现场

传统FTIR多在实验室中使用，对样品制备和环境要求较高。随着光学与电子技术进步，便携式/手持式红外光谱仪逐步成熟，具备体积小、重量轻、电池供电、防震防尘等特点，可将实验室级光谱能力带到生产现场、应急现场、安检卡口等复杂环境中。这些设备通常采用ATR附件（如金刚石、ZnSe晶体），只需将样品轻压在晶体表面即可测量，配合内置谱库和算法，实现几秒钟内成分定性或定量分析。

二、典型结构与工作原理

便携式红外光谱仪通常包含：

光源：小型红外光源（如微型硅碳棒、陶瓷光源），功耗适中，寿命较长。

干涉仪：紧凑型迈克尔逊干涉仪，采用小型化动镜和高精度位置反馈，保证干涉图质量。

ATR探头：以金刚石或ZnSe晶体为核心的ATR模块，可承受较大压力和恶劣环境，适用于固体、液体和膏体直接测量。

检测器：小型化热释电或DTGS检测器，配合低噪声放大电路，兼顾灵敏度与功耗。

数据处理与显示：嵌入式处理器+触摸屏，内置操作系统，可实现光谱采集、预处理、谱库匹配和结果展示；支持无线传输、蓝牙和云端存储。

电源与防护：可更换锂电池，支持数小时连续工作；外壳达到工业级防尘防水（如IP54），适应野外与工业现场。

三、主要性能指标（常见范围）

波数范围：通常覆盖中红外4000–650 cm⁻¹，部分可扩展至近红外区域。

分辨率：通常4–8 cm⁻¹，满足大多数现场定性鉴别需求。

信噪比：在短扫描时间（几秒）内即可获得较高信噪比，适合快速筛查。

测量时间：单次扫描一般1–10秒，包含自动平均处理。

谱库容量：许多手持式红外内置数千至上万条谱库，并可自建和更新。

四、应用场景

安防与公共安全

部分便携式红外专为“毒理化”场景设计，内置大量爆炸物、危险化学品的红外谱库，可通过ATR探头对现场残留粉末、液体进行快速鉴定，几秒内给出结果并支持声光报警。与安检人员手持擦拭取样配合，可提升检查效率，减少对公众通行的影响。

工业与原料鉴别

在石化、化工、制药等行业，现场快速鉴别原料桶中的化学品、验证中间体和成品是否合规、检查是否用错溶剂或辅料等；对于塑料回收行业，可快速识别塑料种类（PE、PP、PVC、PET等），辅助分拣。

环境监测与应急

用于突发化学品泄漏事故的现场物质鉴别，快速判断未知液体或固体的化学类别，指导应急处置和防护措施选择；也可在现场对疑似油污样品进行初步筛查，为后续实验室精确分析提供信息。

食品与农产品

便携式近红外（NIR）光谱仪在快速检测农产品水分、蛋白、脂肪、糖分等方面已有大量应用，而部分中红外便携设备可用于乳制品、油脂、蜂蜜等成分现场鉴别，快速发现掺假或品质异常。

文物与艺术品

通过无损红外光谱分析颜料、胶结材料、老化产物，为文物修复、保护和研究提供分子层面信息；便携设备可直接在现场或库房对大型文物进行原位检测。

五、优势与局限

优势：

现场即时决策：无需将样品送回实验室，数秒出结果，显著提升响应速度。

非破坏性测量：ATR测量对样品基本无损，适合珍贵样品和现场快速筛查。

操作简单：界面直观，经过培训即可上手，部分设备支持“傻瓜式”一键测量。

数据可追溯：内置存储和导出功能，与LIMS或云端系统联动，便于形成电子记录。

局限：

分辨率和信噪比通常不及实验室级台式FTIR，对复杂混合物的精细解析能力有限。

ATR取样深度有限（几微米），对非均匀样品需要多点测量或制样。

受环境温度和振动影响较大，环境需配防护附件。

六、选型与使用建议

明确应用场景：是以定性鉴别为主，还是需要一定定量能力；是否需要防爆、防水、防尘等特殊防护。

考察谱库与算法：确认是否覆盖目标物质类别，谱库更新服务是否完善。

关注人机工程：重量、握持方式、屏幕可视性、电池续航和充电方式等，都会影响现场使用的体验。

评估校准与维护：确认仪器是否支持内置波长/强度校准，是否易于更换ATR晶体和维护光路。

便携式红外光谱仪把实验室里的“分子指纹”能力带到了现场和一线，是连接精密实验室分析与实际应用场景的桥梁。随着现场快速检测需求的增加，这类设备将在环境应急、公共安全、工业质控和文化遗产保护等领域扮演越来越重要的角色。