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，非弹性散射单色光(激光)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。
拉曼显微术基础知识
传统上，光学显微镜处理的是非常小的样品。想象一下，使用100倍的物镜分析直径为1µm的粒子。
如果你在上述的显微镜中安装拉曼光谱仪，你现在就可以对这个小颗粒进行化学分析。如果你将光谱数据与二维或三维空间信息结合起来，我们称之为拉曼成像。
关于拉曼成像
现在，你拿起显微镜上的小测量点，然后依次把样本移到测量点下面。
根据舞台的步长，您可以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。
你现在已经产生了我们所说的拉曼图像。
什么是拉曼像?
化学图像的每个像素中都包含分子信息。在拉曼图像中，这些像素是由完整的拉曼光谱。这意味着所述图像包含对光谱数据的大量化学解释，可以渲染假彩色图像来强调和表征样品的性质，如化学结构或组成。
为了回答某些分析性问题，可以用多种方法来解释光谱数据。例如，一个典型的应用是创建假彩色图像，以强调和描述样本的属性。这为样品的化学结构或组成提供了一个清晰的表征。
拉曼图像是如何产生的?
大多数拉曼显微镜用于创建拉曼图像和实际的程序是非常简单的。拉曼光谱是在已知距离的定义区域内逐点获取的，增加了拉曼数据的空间信息。在这个过程中，激光聚焦在样品上的一个点上，而样品被一点一点地移动到激光的下方，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维、二维或三维的，因此甚至还可以让化学勘探进入样品!这样，可以回答令人兴奋的分析问题，包括涂层的均匀性，组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?
拉曼显微镜中的共焦光学滤除采集到的拉曼信号。因此，共焦针孔控制采集拉曼信号的光斑大小，提高空间分辨率。
设计良好的共焦拉曼显微镜的空间分辨率最终会受到光的衍射的限制:
- 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近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具有光谱和空间信息的图像生成技术。从不同的空间位置采集拉曼光谱，然后将每个光谱减少到对应像素的一个值。
最常用的方法是利用峰强度来表示化学物质的分布和浓度。多峰强度、峰移、峰比、峰宽等也被用于生成不同场景下的拉曼图像。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，对于一幅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。
在生成拉曼图像时，灵敏度是至关重要的，它允许对每个光谱进行较短的采集时间。因此，为了实现更快的成像采集，需要优化目标样品的选择、激光功率和光学效率。
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都具有衍射极限的空间分辨率。因此，在激光和拉曼散射不被材料强吸收的情况下，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。
拉曼显微镜能用于液体分析吗?
是的。作为拉曼光谱与FTIR相比的主要优点之一，w水的拉曼信号很低，可以在不受强干扰的情况下测量溶于水的化合物。
液滴可以简单地放置在显微镜载玻片上进行测量。对于蒸发样品，石英比色管或带石英盖玻璃的凹载玻片允许在封闭容器中进行拉曼测量，而不需要背景信号的贡献。
