显微拉曼光谱仪是一种结合了显微技术和拉曼光谱分析的先进仪器,广泛应用于材料科学、化学、生物医学、环境检测等多个领域。拉曼散射的光具有与入射光不同的频率,反映了样品的分子振动、转动状态等结构信息。利用拉曼散射能获得关于物质化学组成、分子结构和晶体状态的详细信息。此外,结合显微技术后,可以实现对微小区域或单个微观结构的拉曼分析,即“显微拉曼”。

1.激光光源:通常使用波长在532nm、633nm、785nm或1064nm的激光器。选择不同波长的激光可以优化灵敏度、减少荧光干扰或改善空间分辨率。
2.光学系统:包括激光调制装置、光路系统、聚焦镜头和反射镜等,负责将激光束聚焦到样品微区,确保高空间分辨率。
3.显微系统:由显微镜物镜和光学载物台组成,用于观察和定位微小样品区域。高质量的物镜(如油镜或空气镜)可以提高空间分辨能力。
4.信号检测系统:包括光谱仪和探测器(如CCD相机)。拉曼信号经过分光装置后被检测,生成完整的拉曼光谱。
5.控制与分析软件:用于操作整个系统,采集数据、处理和分析光谱信息。
工作流程:
1.将激光通过光学系统聚焦到待测微区。
2.激光照射样品,产生拉曼散射信号。
3.拉曼散射光经过滤波片去除激发光与杂散光,进入光谱仪。
4.光谱仪将散射光分散成不同波长,通过探测器录制光谱信息。
5.利用软件对光谱进行处理,提取化学信息。
6.根据激光焦点位置,可以获得样品特定点、线、面甚至整体区域的拉曼图像。
显微拉曼光谱仪的优势:
1.非侵入性与高灵敏度:无需样品特殊处理,能够直接分析微区材料。
2.高空间分辨率:常达到微米甚至纳米级别,适合微纳米尺度研究。
3.多功能:结合光学、化学分析、多维成像能力,是多学科交叉的重要工具。
4.实时监测:可实现动态观察,不影响样品状态。