拉曼显微术指南
Ramn显微学基础
什么是拉曼显微镜?
关于拉曼显微镜
拉曼显微镜(µ-Raman)是传统光学显微镜和独特的拉曼光谱化学鉴定的结合。
这两种技术本身都非常强大，但当它们结合在一起时，它们提供了化学检查最小物体(> 0.5微米)的可能性，因此，它们将光谱与空间信息联系起来。
与红外显微镜相比，拉曼显微镜更容易内爆，因为它们使用的光与简单的玻璃光学兼容。因此，拉曼显微镜往往是在非常高质量的光学显微镜的基础上发展起来的。
关于采样和共焦
一般来说，根据分析任务的不同，在拉曼显微镜中不需要精细的样品制备。通常，样品被放置在显微镜下。最多只准备截面，或将大型工件切割成适合工作台的尺寸。
然而，与拉曼光谱相同的样品限制仍然适用，样品可能不会表现出强烈的荧光或激发波长的吸收。
一些样品需要共聚焦拉曼显微镜，它提供所有三个维度的空间分辨率。通过这种方式，您可以测量容器内部(例如玻璃瓶)或在3D中表征样品。
校准拉曼显微镜
为了获得精确可靠的µ-Raman结果，波长轴的精确校准是必不可少的。拉曼显微镜的许多操作变化通常在波数校准方面有或多或少的严重后果。
(重新)校准是通过测量硅标准来进行的，但现代显微镜为最大的方便提供连续校准。
如果没有连续校准，则应定期进行重新校准，即使在激光、孔径或光栅变化、突然冲击和振动以及温度变化等看似微小的仪器调整之后也应进行重新校准，以确保最佳的光谱数据。
什么是光谱分辨率?什么是空间分辨率?
光谱分辨率描述将光谱特征分解为单个元素的能力。如果它太小，一些光谱信号消失在宽“带”。
如果它太大，测量所需的时间比所需的时间长得多，对用户没有任何好处。因此，了解哪种光谱分辨率对于特定样品是理想的是很重要的。什么导致分辨率“太低”或“太高”取决于各自的应用程序和手头的分析任务。
空间分辨率很重要，因为它影响我们看物体的清晰度。在拉曼显微镜中，区分样品中的不同结构是至关重要的。因此，空间分辨率越高，获得的信息就越详细。
横向和轴向分辨率由各种参数决定。为了在这两个领域达到最高分辨率，必须使用共聚焦拉曼显微镜。通常，空间分辨率是拉曼成像的一个决定性参数。
什么是共焦?为什么这对拉曼这么重要?
在光学显微镜中，共聚焦意味着被照亮的样品点和光束路径内的针孔孔径都共享相同的焦点。在实际应用中，不是整个样品，而是只有一小部分被点形光源照亮。针孔会阻挡未聚焦的光线，从而增加对比度和景深。
什么是共聚焦拉曼显微镜?
该原理可应用于拉曼光谱，从而提高沿x、y(横向)和z轴(深度)的空间分辨率，同时还可以进行深度分析。然而，拉曼显微镜的共聚焦设计可能有所不同。
真正的共焦设计
真正的共聚焦拉曼显微镜的最大优势，是空间和光谱分辨率的独立控制。这是通过在光谱仪入口狭缝前放置一个针孔孔径来实现的。可变针孔孔径控制共焦程度，而入口狭缝控制光谱仪的光谱分辨率。这种设计的缺点是在试图保持两个光圈理想对齐以保持最佳性能时遇到的困难。
Pseudo-confocal设计
在简化的配置中，空间分辨率可以由入口狭缝在一个方向上的组合和CCD探测器在正交方向上的空间分辨率控制。当涉及到空间分辨率时，光谱仪的局限性导致性能较差，但通过减少伪共聚焦设置中的光学器件数量，整体吞吐量大大提高。
混合共焦设计(FlexFocus)
由于高波口和真正的共聚焦设计都提供了明显的优势，拉曼显微镜可以配备一个混合孔径阵列，其中包含一组针孔和狭缝，可以作为共聚焦孔径和光谱仪入口。这种混合设计结合了两种设计的优点，并允许按需访问真正的共聚焦或高吞吐量设置。
拉曼显微镜常见问题
关于拉曼显微镜的常见问题
拉曼光谱的优点是什么
与FTIR和NIR吸收等其他振动光谱技术相比，拉曼光谱具有几个主要优势。与吸收相反，拉曼效应是指非弹性光从样品上散射。因此，拉曼光谱在测量固体、液体和气体时不需要或很少需要样品准备。不仅是直接，还可以通过玻璃和塑料等透明窗户。水的拉曼信号很低，因此拉曼光谱可以很容易地检测溶解在水中的化合物，而不会有很强的干扰。这使得拉曼光谱非常适用于原生状态的生物样品。
获得拉曼光谱需要多长时间?
曝光时间取决于许多因素，如对光谱质量的期望、激光功率和样本拉曼散射截面。通常，高质量的拉曼光谱可以在几秒钟内获得。
从混合物质中可以得到拉曼光谱吗?雷竞技网页版
拉曼光谱包含了所有被测分子的信息。因此，从混合物中得到的拉曼光谱中包含各种分子的峰。如果已知组分的光谱，就可以产生关于组分的定量信息。
除了化学结构，拉曼还能探测到什么信息?
拉曼光谱可以直接或间接地提供各种信息，如分子中的同位素、同素异形体、结晶度、多态性、晶格中的掺杂、张力、压力和温度。
拉曼光谱是定量的吗?
光谱的强度与浓度成线性关系。峰值强度与浓度之间的关系可以用已知的样品进行校准。在混合物中，拉曼峰同时提供了有关化合物浓度的定量信息。
什么波长的激光最适合我的应用?
不幸的是，特定应用的最佳激光波长也并不总是显而易见的。在拉曼光谱实验中，优化激发波长需要考虑许多系统变量。散射效率，荧光的影响，探测器的效率，以及成本效益和易于使用的系统的可用性是需要考虑的主要方面。结果最常用的波长是785 nm和/或523 nm。532 nm特别适用于无机材料，如石墨烯和富勒烯。雷竞技网页版
拉曼测量的典型激光功率是多少?
在拉曼显微镜上照射样品的激光功率通常从亚毫瓦到几十毫瓦。拉曼强度与激光功率成正比。然而，当使用强激光功率时，样品损坏的风险会增加。激光功率可以降低以避免样品损坏，但在这样做时，我们需要更长的曝光时间来获得高质量的光谱。
