拉曼成像指南
拉曼成像基本原理
什么是拉曼成像?
拉曼光谱基础
拉曼成像是建立在两种强大的分析技术的结合:拉曼光谱和显微镜。
在拉曼光谱中，非电散射单色(激光)光的信息被用来研究物质的化学性质。默认情况下，这个过程是非破坏性的，甚至是非接触的。
拉曼显微镜基础知识
传统上，光学显微镜处理非常小的样品。想象一下，用100倍的物镜分析一个直径为1微米的粒子。
如果你在这个显微镜里安装一个拉曼光谱仪，你现在就可以对这个小粒子进行化学分析。如果你把这些光谱数据与二维或三维的空间信息结合起来，我们称之为拉曼成像。
关于拉曼成像
现在，你用显微镜取那个小的测量点，然后依次将样本移到点的下方。
根据舞台的步长大小，您将生成空间分辨率的光谱信息。如果你执行一个测量“网格”，例如。
10 x 10 μ m你现在已经产生了我们所说的拉曼图像。
什么是拉曼图像?
化学图像的每个像素都包含分子信息。在拉曼图像中，这些像素由完整的拉曼光谱。这意味着图像包含了大量光谱数据的化学解释，可以渲染一个假彩色图像来强调和描述样品的化学结构或组成等属性。
为了回答某些分析问题，光谱数据可以用许多方法来解释。例如，一个典型的应用是创建假彩色图像来强调和描述样本的属性。这提供了样品的化学结构或组成的一个清晰的表示。
如何创建拉曼图像?
大多数的拉曼显微镜用于创建拉曼图像和实际过程是非常简单的。拉曼光谱在已知距离的确定区域内逐点获取，并将空间信息添加到拉曼数据中。在这个过程中，激光聚焦在样品上的一个点上，而样品一点一点地移动到激光下面，直到整个感兴趣的区域被“映射”出来。
获得的空间信息可以是一维的、二维的或三维的，因此甚至还允许对样品进行化学探索!通过这种方法，可以回答令人兴奋的分析问题，包括关于涂层均匀性的陈述，成分的分布或关于粒子和其他污染物的信息。
拉曼成像常见问题解答
关于拉曼成像的常见问题
拉曼显微镜的空间分辨率是多少?
拉曼显微镜中的共焦光学对采集到的拉曼信号进行滤光。因此，共焦针孔控制了拉曼信号采集光斑的大小，提高了空间分辨率。
设计良好的共焦拉曼显微镜的空间分辨率最终会受到光衍射的限制:
- d径向= 0.61·λ /NA
- d轴向= 1.4 ?λ/NA
因此，共焦拉曼显微镜可以完成大约半微米范围内样品特征的分析和表征。
什么是拉曼成像?
拉曼成像是一种同时生成光谱和空间信息图像的技术。从不同的空间位置采集拉曼光谱，然后将每个光谱还原为对应像素的一个值。
最常用的方法是用峰强度来表示化学成分的分布和浓度。多峰强度、峰移、峰比、峰宽等也被用于各种场景下的拉曼图像的生成。像素值通常显示为灰度或假颜色。
拉曼成像需要多长时间?
拉曼图像的测量包括获取多个拉曼光谱。因此，对于包含数千甚至数百万个拉曼光谱的图像，总测量时间可能会非常长。
灵敏度是产生拉曼图像的关键，这使得每个光谱的采集时间很短。因此，为了实现更快的成像采集，需要优化目标样品、激光功率和光学效率的选择。
拉曼显微镜能测量表面以下的特征吗?
是的。共焦拉曼显微镜在径向和轴向均具有衍射限制的空间分辨率。因此，在激光和拉曼散射不被材料强烈吸收的情况下，可以利用深度剖面和三维拉曼成像来分析表面下的化学分布。
拉曼显微镜能用来分析液体吗?
是的。拉曼光谱技术与傅立叶变换红外光谱技术相比具有很大的优势水具有很低的拉曼信号，可以在没有强干扰的情况下测量溶于水的化合物。
液滴可以简单地放在显微镜载玻片上进行测量。对于蒸发样品，石英试管或带有石英盖玻璃的凹面玻片允许在封闭的容器中进行拉曼测量，没有背景信号的贡献。
