拉曼、红外和近红外化学成像

近10年来，振动光谱化学成像作为一种较为新颖的成像方法快速发展起来。它更多的是用于样品的探索而不是常规分析，因此相比于工业实验室更适用于学术实验室。当然，成像技术也在不断发展，已经在各个行业中获得应用，并用以解决各种实际问题。拉曼光谱、红外或近红外响应/光谱化学成像的关键是光谱采集所产生的化学专一性和光谱信息的丰富性。对于光谱图像蕴含的丰富数据，通常用基于线性代数的算法来处理，这些算法仍然相当先进，现在已经普遍应用于化学成像领域中。由于样本成像的数据响应是线性的，线性代数(在这一领域称为化学计量学)得以应用。通常，在化学成像上应用化学计量学方法可以获取很多有用的信息，而仅仅采用波长特征作为目标成分的判据（事实上，这是目前成像技术*常用的方法），往往不能给出这些信息或只能给出模棱两可的信息，这也很好地说明了化学计量学方法的重要作用。本书讲述的许多实例都采用化学计量学来获得有意义的图像。

硬件是化学成像发展的另一个关键因素。近年来，光谱仪与显微镜(即化学成像仪器)组合在一起的仪器得到了极大的发展，这无疑很大程度上促进了化学成像技术的广泛应用。可以毫不夸张地说，目前针对化学成像技术的应用开发有点落后于可用的硬件技术。本书尤其关注硬件技术。

软件也同样关键。有几种商业软件可供选择，但用户通常单独使用编程语言(Matlab无疑占主导地位)编写程序处理这些复杂的3D(或4D)数据集，这些程序只需要巧妙地应用现有算法即可。在这里，没有着重介绍对计算方法的改进，因为它们已相当广泛地应用于不同的问题，如合适的算法应用于成像领域，证明它们具有能够在成千上万光谱数据集中提取可靠信息的能力。

本书从各个角度介绍了振动光谱的化学成像。首先介绍振动光谱学，硬件介绍得更多，软件相对较少(因为在应用中频繁出现计算细节的介绍)，然后列出了多个领域的应用，其中篇幅*多和影响*的是生物医学和制药行业，其次是同样具有前景和重要性的食品与聚合物领域。通过列出一些前沿的实验成果，让读者对振动光谱成像的发展和未来有大致的了解。书中的每一章都涵盖了三种振动光谱的应用(拉曼光谱、红外光谱和近红外光谱)，本书的*后几章更注重于拉曼光谱。本质上说，获取化学图像不是一项艰难的任务，甚至在某些情况下可以很容易地完成，更重要的是需要一位具有丰富光谱学知识和化学计量学知识的专家来对棘手的数据进行处理，并从实验处理结果中获得有用的信息。而这本书的作者恰恰都是这样的人，他们要么是*的科学家，要么是各自领域的权威。我们希望这本书中提出的各个观点都富有影响力，它详细地阐述了什么是化学成像，怎么实现它，以及怎么去获取更多的信息。我们希望读者如同作者热爱编著本书一样喜欢阅读它。

2010年2月

光谱成像技术是近10多年发展起来的一门新兴学科，是现代过程分析技术中一项重要的手段。它将传统的光学成像和光谱方法相结合，可以同时获得样品空间各点的光谱，从而进一步通过化学计量学等方法获取空间各点的组成和结构信息。《拉曼、红外和近红外化学成像》是一本系统介绍分子振动光谱化学成像技术的专著，涉及光谱成像基本原理、仪器硬件、化学计量学方法,以及在生物医学、制药、食品和聚合物等领域的应用。参与本书撰写的作者大都来自大学、研究院所、仪器公司和工业应用部门，具有深厚的分子振动光谱成像的理论基础和丰富的实践经验。

《拉曼、红外和近红外化学成像》可作为分子光谱分析、现代过程分析技术、化学计量学等领域从业人员的参考资料，也可以作为高等院校、科研院所的仪器分析、分析仪器、光学、信息科学等专业研究生的专业用书，还可作为一般读者了解分子振动光谱化学成像技术的参考读物。