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，利用非零散射单色光(激光)的信息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
传统上，光学显微镜处理非常小的样品。想象一下，使用一个100倍的物镜来分析一个直径为1 μ m的颗粒。
如果你在这个显微镜上安装拉曼光谱仪，你就可以得到这个小颗粒的化学分析。如果你把这些光谱数据和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，你用显微镜取一个小的测量点，然后依次把样本移到这个点下面。
根据舞台的步长，您将生成空间解析的光谱信息。如果你执行一个测量“网格”，例如。
10 × 10 μ m你现在就生成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，这些像素是由完整的拉曼光谱。这意味着该图像包含了大量光谱数据的化学解释，可以渲染假彩色图像来强调和描述样品的属性，如化学结构或成分。
为了回答某些分析问题，光谱数据可以用多种方式进行解释。例如，一个典型的应用程序是创建假彩色图像来强调和描述样本的属性。这样可以清楚地表示样品的化学结构或成分。
拉曼图像是如何产生的?
拉曼显微镜主要用于生成拉曼图像，实际过程非常简单。在已知距离的范围内逐点获取拉曼光谱，并将空间信息添加到拉曼数据中。在这个过程中，激光聚焦在样本上的一个点上，而样本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”。
所获得的空间信息可以是一、二或三维的，因此甚至还允许对样品进行化学勘探!通过这种方式，可以回答令人兴奋的分析问题，包括涂料的均匀性，成分的分布或关于颗粒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?
拉曼显微镜的共聚焦光学对采集到的拉曼信号进行滤波。因此，共聚焦针孔控制了拉曼信号采集点的大小，提高了空间分辨率。
精心设计的共聚焦拉曼显微镜的空间分辨率最终受到光衍射的限制:
- d径向= 0.61·λ /NA
- d轴向= 1.4 ?λ/NA
因此，共聚焦拉曼显微镜可以完成对样品特征的分析和表征，分析范围可达半微米左右。
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。从不同空间位置采集拉曼光谱，然后将每个光谱缩减为对应像素的一个值。
最常用的方法是利用峰值强度来表示化学物质的分布和浓度。多峰强度、峰移、峰比、峰宽等也用于各种场景下的拉曼图像生成。像素值通常以灰度或假颜色显示。
拉曼成像需要多长时间?
拉曼光谱的测量包括获取多个拉曼光谱。因此，对于一个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，它允许每个光谱的短采集时间。因此，需要优化目标样品的选择、激光功率和光学效率，以实现更快的成像采集。
拉曼显微镜能测量表面下的特征吗?
是的。共聚焦拉曼显微镜在径向和轴向都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，深度剖面和三维拉曼成像可用于分析表面下的化学分布。
拉曼显微镜能用于液体分析吗?
是的。与FTIR相比，拉曼光谱的主要优势之一是光谱分析水的拉曼信号很低，可以在没有强干扰的情况下测量溶解在水中的化合物。
液滴可以简单地放置在显微镜载玻片上并进行测量。对于蒸发样品，石英试管或带有石英盖玻璃的凹玻片允许在封闭容器中对液体进行拉曼测量，而不需要背景信号的贡献。
