顯微拉曼成像系統(tǒng)已經(jīng)成為科研及工業(yè)領(lǐng)域中不可少的重要工具,持續(xù)推動(dòng)著新材料開發(fā)、生命科學(xué)研究以及質(zhì)量控制等方面的創(chuàng)新發(fā)展。
顯微拉曼成像系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn):
1.高空間分辨率:借助共焦設(shè)計(jì)和優(yōu)質(zhì)物鏡,可實(shí)現(xiàn)亞微米甚至納米級(jí)微區(qū)檢測。例如某些系統(tǒng)在橫向分辨率可達(dá)350nm,能清晰分辨材料中微小結(jié)構(gòu)域的化學(xué)差異。
2.無損檢測:該技術(shù)無需復(fù)雜樣品制備,且激光功率較低,不會(huì)破壞樣品原有狀態(tài),適用于珍貴文物、生物組織等敏感樣本的分析。
3.化學(xué)信息豐富:拉曼光譜反映分子振動(dòng)/轉(zhuǎn)動(dòng)模式,可提供物質(zhì)化學(xué)成分、晶體結(jié)構(gòu)、分子間相互作用等信息,廣泛應(yīng)用于高分子材料鑒別、藥物晶型分析等領(lǐng)域。
4.三維成像能力:共焦結(jié)構(gòu)允許對厚樣品進(jìn)行光學(xué)切片,結(jié)合Z軸掃描可獲得深度方向的化學(xué)信息,助力研究人員理解樣品內(nèi)部立體結(jié)構(gòu)。
5.快速高效:現(xiàn)代顯微拉曼系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)步顯著,如采用EMCCD探測器可將每像素曝光時(shí)間縮短至1ms,大幅提升數(shù)據(jù)采集速度;還有線掃描共聚焦方式,進(jìn)一步提高了成像效率。
6.靈活性與擴(kuò)展性:多數(shù)系統(tǒng)支持多波長激光切換,可根據(jù)不同樣品特性選擇合適激發(fā)波長以優(yōu)化信噪比;同時(shí)還能集成原子力顯微鏡(AFM)、紅外光譜(IR)等多種表征手段,形成聯(lián)用平臺(tái),解析樣品性質(zhì)。
顯微拉曼成像系統(tǒng)的測定步驟:
1.樣品準(zhǔn)備:確保樣品的表面清潔且平整,以避免信號(hào)干擾。對于固體樣品,應(yīng)盡量保證其表面光滑;液體樣品需放置在合適的容器中。
2.設(shè)備檢查與預(yù)熱:檢查系統(tǒng)各部件是否完好無損,接通電源并預(yù)熱至適當(dāng)溫度,使儀器達(dá)到穩(wěn)定的工作狀態(tài)。
3.校準(zhǔn)激光器:檢查激光器是否正常發(fā)光,并校準(zhǔn)其波長,以確保激光的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
4.放置樣品:將準(zhǔn)備好的樣品放置在顯微鏡的載物臺(tái)上,并通過顯微鏡目鏡或相機(jī)找到感興趣的區(qū)域。
5.調(diào)整參數(shù):根據(jù)樣品的性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)要求,設(shè)置合適的激光功率、曝光時(shí)間、掃描步長等參數(shù)。一般來說,激光功率不宜過高,以免損傷樣品;曝光時(shí)間和掃描步長則要根據(jù)樣品的拉曼散射強(qiáng)度和空間分辨率需求來確定。
6.聚焦與對焦:仔細(xì)調(diào)節(jié)顯微鏡的焦距,使激光束準(zhǔn)確聚焦在樣品表面上,并獲得清晰的圖像??梢允褂米詣?dòng)對焦功能輔助操作。
7.采集數(shù)據(jù):啟動(dòng)拉曼成像系統(tǒng),開始采集樣品的拉曼光譜數(shù)據(jù)。系統(tǒng)會(huì)按照設(shè)定的掃描方式和參數(shù),逐點(diǎn)或逐行地對樣品進(jìn)行掃描,記錄每個(gè)位置的拉曼散射信號(hào)。
8.數(shù)據(jù)分析與處理:采集完成后,利用配套的軟件對拉曼光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理??梢蕴崛√卣鞣宓奈恢?、強(qiáng)度等信息,生成化學(xué)圖像,以直觀地展示樣品中不同化學(xué)成分的分布情況。還可以進(jìn)行定量分析、譜圖擬合等操作,獲取更多有關(guān)樣品的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)信息。