顯微拉曼光譜儀是一種結(jié)合顯微技術(shù)與拉曼光譜技術(shù)的高精度分析儀器，能夠?qū)崿F(xiàn)微米甚至亞微米級(jí)的空間分辨率，用于物質(zhì)的化學(xué)成分、分子結(jié)構(gòu)、晶體形態(tài)等無(wú)損、快速檢測(cè)。
該儀器基于拉曼散射效應(yīng)：當(dāng)激光照射到樣品上時(shí)，大部分光發(fā)生彈性散射(瑞利散射)，而很小部分光因與分子振動(dòng)、旋轉(zhuǎn)等相互作用產(chǎn)生非彈性散射，其頻率發(fā)生變化，形成拉曼信號(hào)。這些信號(hào)攜帶了分子的“指紋”信息，可用于準(zhǔn)確識(shí)別物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)。
核心機(jī)制
激光激發(fā)
使用特定波長(zhǎng)(如532nm、785nm)的激光作為激發(fā)光源，通過(guò)顯微鏡物鏡聚焦成直徑約0.5–1.0 μm的微小光斑，實(shí)現(xiàn)微區(qū)檢測(cè)。
拉曼散射產(chǎn)生
大部分入射光發(fā)生彈性散射(瑞利散射，頻率不變)，很小部分(約10??–10?¹?)發(fā)生非彈性散射，其頻率因分子能量交換而改變：
斯托克斯散射：光子損失能量，頻率降低。
反斯托克斯散射：光子獲得能量，頻率升高(強(qiáng)度弱，較少使用)。
信號(hào)收集與分離
散射光被同一物鏡收集，經(jīng)瑞利濾光片(如陷波濾光片) 有效去除強(qiáng)瑞利峰后，僅保留拉曼信號(hào)進(jìn)入光譜儀。
光譜分析
拉曼光信號(hào)通過(guò)衍射光柵分光，由高靈敏度CCD或EMCCD探測(cè)器接收，后生成以拉曼位移(cm?¹)為橫坐標(biāo)、強(qiáng)度為縱坐標(biāo)的光譜圖，用于物質(zhì)定性與定量分析。
當(dāng)單色激光照射樣品時(shí)，光子與分子發(fā)生相互作用，產(chǎn)生兩種散射：
瑞利散射：彈性散射，光子頻率不變，僅方向改變，占總散射光強(qiáng)度的絕大部分。
拉曼散射：非彈性散射，光子頻率發(fā)生偏移(斯托克斯線頻率降低，反斯托克斯線頻率升高)，強(qiáng)度很弱(僅占10??至10?¹?)。
拉曼位移(散射光與入射光頻率差)由分子振動(dòng)/轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)差決定，與入射光頻率無(wú)關(guān)，是分子結(jié)構(gòu)的“指紋特征”。顯微拉曼光譜儀通過(guò)共聚焦光路設(shè)計(jì)，僅收集來(lái)自激光焦點(diǎn)處的拉曼信號(hào)，有效抑制雜散光和熒光背景，實(shí)現(xiàn)高空間分辨率的微區(qū)分析。
應(yīng)用領(lǐng)域
材料科學(xué)：
納米材料、石墨烯、聚合物、復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與成分分析。
薄膜結(jié)構(gòu)、超晶格材料、半導(dǎo)體材料的量子尺寸效應(yīng)研究。
催化劑表面反應(yīng)物吸附、中間體形成及產(chǎn)物脫附過(guò)程監(jiān)測(cè)。
生命科學(xué)與生物醫(yī)學(xué)：
微生物化學(xué)成分成像與代謝研究。
蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)、DNA分子結(jié)構(gòu)、生物膜等生物大分子分析。
化工：
化工原料快速無(wú)損鑒別、過(guò)程控制檢驗(yàn)及樣品防偽鑒定。
地質(zhì)學(xué)與礦物學(xué)：
礦物成分與包裹體分析。
古代壁畫、彩陶等文物的顏料與成分無(wú)損分析。
環(huán)境科學(xué)與公共安全：
大氣顆粒物、水體微塑料等污染物檢測(cè)。
基礎(chǔ)與跨學(xué)科學(xué)術(shù)研究：
物理、化學(xué)、生物學(xué)、環(huán)境科學(xué)、石油化工等學(xué)科的基礎(chǔ)研究。
未知物鑒定、化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究及分子結(jié)構(gòu)分析。
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