拉曼显微术指南
Ramn显微镜基本原理
什么是拉曼显微镜?
关于拉曼显微镜
拉曼显微镜(µ-拉曼)是传统光学显微镜和独特的化学鉴定拉曼光谱的结合。
这两种技术本身就非常强大，但当它们结合在一起时，就提供了用化学方法检测最小物体(> 0.5µm)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，拉曼显微镜更容易发生内爆，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心准备样品。通常，样品被放置在显微镜下。大多数情况下，要准备好横截面或将大工件切割成适合舞台的尺寸。
然而，与拉曼光谱相同的样品限制仍然适用，样品可能不会显示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，它提供所有三维空间分辨率。通过这种方式，你可以在容器(如玻璃小瓶)内测量或在3D中对样品进行表征。
校准拉曼显微镜
为了得到精确可靠的拉曼光谱结果，波长轴的精确标定是必不可少的。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完成的，但现代显微镜提供了最方便的连续校准。
如果不能连续校准，则应定期进行重新校准，即使是在看似很小的仪器调整之后，如激光、孔径或光栅变化、突然的冲击和振动以及温度变化，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，一些频谱信号就会在宽“波段”中消失。
如果它太大，测量所需的时间会比需要的时间长得多，对用户没有任何好处。因此，重要的是要知道哪个光谱分辨率是理想的特定样品。什么使分辨率“太低”或“太高”取决于各自的应用程序和手头的分析任务。
空间分辨率是很重要的，因为它会影响我们对物体的视觉。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，得到的信息就越详细。
横向和轴向分辨率由各种参数决定。为了达到这两个领域的最高分辨率，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。
Confocality是什么?为什么它对拉曼如此重要?
在光学显微镜中，共焦是指被照亮的样品点和光束路径内的针孔孔径共享同一个焦点。在实践中，不是整个样品，只有一小部分被点形光源照亮。针孔然后阻挡未聚焦的光，从而增加对比度和景深。
什么是共聚焦拉曼显微镜?
这一原理可以应用于拉曼光谱，从而提高x,y-(横向)和z-轴(深度)的空间分辨率，同时也可以实现深度剖面。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
真正的共焦拉曼显微镜的最大优点是独立控制空间和光谱分辨率。这是通过在光谱仪入口狭缝前放置一个针孔孔来实现的。可变针孔孔径控制共焦度，而入口狭缝控制光谱仪的光谱分辨率。这种设计的缺点是，当试图保持两个光圈理想地对齐以保持最佳性能时，会遇到困难。
Pseudo-confocal设计
在简化的结构中，空间分辨率可以由一个方向上的入口狭缝和正交方向上的CCD探测器的空间分辨率组合控制。光谱分析仪的局限性导致在空间分辨率方面性能较差，但通过减少伪共焦设置中的光学数量，整体吞吐量大大提高。
Hybrid-confocal设计(FlexFocus)
由于高通量和真正的共焦设计都具有明显的优势，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，可以作为共焦孔径和摄谱仪的入口。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解答
关于拉曼显微镜的常见问题
拉曼光谱的优点是什么
与其他振动光谱技术如FTIR和NIR吸收相比，拉曼有几个主要优势。与吸收相反，拉曼效应是非弹性光对样品的散射。因此，在测量固体、液体和气体时，拉曼光谱不需要或只需要少量的样品准备。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出溶解在水中的化合物，而不受强干扰。这使得拉曼光谱非常适合于自然状态的生物样品。
获取拉曼光谱需要多长时间?
曝光时间取决于许多因素，如光谱质量的期望，激光功率和样品的拉曼散射截面。通常，高质量的拉曼光谱可以在几秒钟内获得。
能从混合材料中获得拉曼光谱吗?bob综合游戏
拉曼光谱包含了所有被测量分子的信息。因此，混合物的拉曼光谱中含有不同分子的峰。如果成分的光谱是已知的，就可以产生有关成分的定量信息。
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分子中的同位素、同素异形体、结晶度、多态性、晶格掺杂、张力、压力和温度等各种信息。
拉曼光谱是定量的吗?
光谱的强度与浓度成线性关系。峰强度与浓度之间的关系可以用已知样品进行校正。在混合物中，拉曼峰可以同时提供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并不总是显而易见的。在拉曼光谱实验中，为了优化激发波长，必须考虑许多系统变量。需要考虑的主要方面是散射效率、荧光的影响、探测器效率以及成本效益高和易于使用的系统的可用性。最常用的波长是785 nm和/或523 nm。532纳米特别适用于无机材料，如石墨烯和富勒烯。bob综合游戏
拉曼测量的典型激光功率是多少?
拉曼显微镜上样品的激光功率通常从亚兆瓦级到几十兆瓦级。拉曼强度与激光功率成正比。然而，当使用强激光功率时，样品损伤的风险增加。激光功率可以降低，以避免样品损坏，但这样做我们需要较长的曝光时间，以获得高质量的光谱。
