显微拉曼光谱分析

2004年在《科学》杂志上首次报道，石墨烯因其令人印象深刻的特性而通常被称为“奇妙材料”。 首次剥离石墨烯的两位科学家Geim和Novoselov因其对石墨烯的开拓性研究而荣获2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯是已知存在的最薄的材料，同时也极其坚固——比钢强200倍。石墨烯是一种极好的导电和导热材料，具有光学透明性。石墨烯的应用广泛，可用于能量存储，光电探测器和计算机芯片。石墨烯的结构和键合方式使其非常适合拉曼光谱学研究。石墨烯是一类原子层厚的碳；碳原子排列成六方晶格。sp2碳的键合形成高度可极化的π 键，从而具有强烈的拉曼信号。这是因为分子在振动过程中，分子极化率发生变化，产生了“拉曼活性”。拉曼光谱可用于评估石墨烯的质量和厚度。由于显微拉曼光谱是无损的，且具有高的空间和光谱分辨率，因此该技术非常适合于获取有关石墨烯薄膜的详细信息。拉曼光谱一般不需要或很少需要样品的制备，进一步增加了其易用性和低损坏风险。在本应用文章中，将使用爱丁堡仪器公司的RM5显微拉曼光谱仪来研究和表征石墨烯材料。

介绍在电化学中，利用显微拉曼光谱实现原位分析的方法。显微拉曼光谱的应用范围非常广泛，在电化学中，研究人员利用这项技术实现原位分析，追踪一些动态现象。锂离子聚合物电池的循环机制可以理解为在聚氧化乙烯（PEO）和锂盐组成的聚合物电解质中的离子传输，以及锂离子在V2O5负中的插入和脱出。借助于显微拉曼光谱，可以获得与这些行为相关的信息，实现对电池中相关过程的监控。

基于复享光学宏观激光拉曼光谱仪，通过与商业显微镜联用，组合成显微拉曼光谱仪。宏微观拉曼可切换使用，门槛低。

通过拉曼光谱对变异山羊绒纤维的为进一步探究变异山羊绒纤维的拉伸、染色、防缩等性能以及后加工整理技术提供一定的判断依据。

在本申请说明中，使用IR和拉曼显微光谱依次分析了喷涂塑料颗粒的样品的成分分布。关键词：拉曼显微镜、红外光谱显微镜、IQ Frame、QRi、图谱、微塑料、蛋白质

在本申请说明中，将描述拉曼显微光谱的空间分辨率、其一般定义和评估方法。双空间过滤（DSF）系统，JASCO NRS-5000/7000系列拉曼显微光谱仪的标准功能，也将进行解释。关键词：拉曼，拉曼显微镜，双空间过滤，空间分辨率，衍射极限，NRS-4100，NRS-5100，NRS-5200，NRS-7100，NRS-7200

拉曼光谱技术具有指纹识别性，可以实现未知物质的鉴别定性，是一种非接触、无破坏的检测技术，有利于少量宝贵样本的保留。同时根据不同组分拉曼光谱图之间的差异，利用拉曼成像功能可以分析样品上选择区域内成分的分布情况。赛默飞拥有的创新型、超快速成像DXR2xi显微成像拉曼光谱仪，其独特的设计实现超快速、高灵敏度的成像功能，包括拥有高性能电子倍增EMCCD探测器，结合磁悬浮马达驱动与光栅尺反馈控制的高速高精度自动平台，可以实现每秒至少600张光谱的超快速扫描。简单、清晰的用户友好型软件界面轻松实现无以伦比的数据处理速度，真正实现了超快速成像目标理念，所以结合拉曼光谱技术和DXR 2xi显微成像拉曼光谱仪革新的硬件和软件设计，为司法文书等相关材料的鉴定提供了有效的方法。

显微拉曼光谱和X射线显微分析（μ XRF）这两种技术则因其具备微区、无损、快捷等众多检测优点，成为珍贵文化遗产检测手段的助手。

在此应用中，我们将演示用偏振拉曼显微光谱对蜘蛛丝蛋白的结构分析。关键词：蜘蛛丝，蛋白质二级结构，酰胺带，肽键，拉曼显微镜，β片、α螺旋，下一代材料

微生物的鉴别与分析是生命科学领域中的一个重要方面。许多微生物例如金黄色葡萄球菌、酵母菌等与我们的生命健康密切相关。细菌中蛋白质、核酸等活性物质具有特定的指纹拉曼光谱，可以实现对细菌本身的活性物质如蛋白质、核酸等分析。拉曼光谱具有非接触、无惧水等特点，因此也可以对细菌体内的合成物进行鉴别与分析，及快速研究细菌在不同环境下的损伤等。Thermo Fisher DXR2xi超快速显微拉曼成像光谱仪具有先进的自动化光学控制系统、高灵敏度智能化检测方式、优异的光谱分辨率和空间分辨率，结合采用并行算法的OMNICxi多功能软件及最大数据库等强大的分析功能，轻松进行微/纳米级样品的检测与分析，实现单个活性细菌的快速检测与分析。

拉曼光谱是研究生物组织(如骨骼)一项极好的技术，因为它可以应用于固定和新鲜的样本，只需最少的样品制备；拉曼光谱允许进行无损化学分析，利用光谱，为我们提供丰富的信息。在本篇中，我们使用爱丁堡共聚焦显微拉曼光谱仪RM5观察不同类型的骨样本

除了表示单位体积骨量的骨密度之外，骨质量（骨质）对于预防骨质疏松症也很重要。骨骼主要由羟基磷灰石（无机物）和胶原蛋白（有机物）构成。通常，骨质用无机／有机成分的比例和羟基磷灰石的结晶度等进行评价。红外显微光谱和拉曼显微光谱都可以在无需染色的情况下确定骨骼成分的化学分布，通过详细的光谱分析，可以获得有关骨质的信息。虽然这两种光谱分析方法都是基于振动光谱，但其中包含了使用一种方法无法获得的信息，因此，可以说红外显微光谱和拉曼显微光谱具有互补性。本文使用红外拉曼显微镜AIRsight对大鼠股骨切面进行了非染色分析。使用AIRsight，可以通过一台设备同时获取红外显微光谱和拉曼显微光谱，从而可以分析多种成分。此外，还可以通过选择最佳的分析方法，获得骨质信息。

MRIX及MRID激光显微拉曼，可搭载不同波长激光（荧光光谱：375nm、405nm；拉曼光谱473nm、488nm、532nm、633nmnm、785nm、808nm、830nm等），每一波长激光模组都可进行单独更换，MRID可同时搭载两种不同的波长的激光进行光谱分析。MRIX及MRID激光显微拉曼可升级性强，预留偏振模组位置，搭配偏振模组可进行偏振分析。搭配Olympus BX43底座（可根据客户需求进行更换），可搭配多种物镜使用，可搭配电动载台进行Mapping测试等；

本实验研究使用岛津特色的AIRsight红外拉曼显微镜对不同尺寸的微塑料标准品及天然湖泊水中的微塑料样本进行化学成像分析。通过使用该套系统对不同尺寸的微塑料进行标准品及实际体系的分析测试，实现了微塑料大尺寸跨度、原位、多模态的光谱表征与化学成像分析，为食品安全、生态环境等热点领域提供新的方法和手段。

红外一直以来都是一种经典的结构分析的光谱手段，它能够有效反映分子在组分中的分布，并且无需标记。但是由于其制样困难、信噪比差、无法观测溶液中的样品等缺点，使得红外在生物领域上难以满足科研工作者的需要。 mIRage是PSC公司新研发的非接触式、亚微米分辨、高信噪比的新型红外拉曼同步测量系统。它较传统的FTIR显微镜来说分辨率有了显著地提升。其分辨率可达400~500 nm。更难能可贵的是，它特的热膨胀红外测量技术，能够做到真正的环境友好，能够在溶液中直接分析细胞、组织、材料表面的红外光谱。此外，mIRage还可搭配拉曼光谱模块，通过红外光谱与拉曼光谱的共同分析，能够帮助研究人员快速准确地确定样品组成结构信息，突破传统荧光分析的限制。

沉积在玻璃或碳化硅上的硅广泛用于生产光伏电池，无定形和微晶硅的比例与分布对于电池性能很关键，因此这两种成分的检测非常重要。拉曼光谱是非常适合这种应用的技术，因为这两种形式的硅会产生极易分辨的不同拉曼光谱，并可采用比尔定律方法进行定量分析，同时可里采用拉曼成像技术给出晶体硅与无定形硅空间分布的详细信息。经证实，过高的激发激光功率会将无定形硅转化为晶体硅，因此必须严格限制激光照射到样品功率大小。特别是某个分析方法必须在多个生产工厂内与多个仪器上重复使用时，配备激光功率调节器的Thermo Scientific DXR 显微拉曼光谱仪是此类应用的最佳选择。

雷尼绍的高速拉曼成像系统具有高通光效率,高光谱分辨率和高空间分辨率能够提供按序连续的宏观(完整的活体检视)的和微观 ( 1 μm) 的分析给出令人意想不到的更短的总数据收集时间可对非常大的面积以高空间分辨率成像,无需人工拼接图像

在本申请说明中，我们使用颗粒分析软件评估了金刚石抛光片中金刚石的分布。关键词：拉曼光谱，QRi，图谱，颗粒分析，金刚石

宝石是经过切割和抛光的矿物晶体，宝石一词涵盖了各种各样的宝石，自然界中存在大约有200多种天然宝石。宝石可分为两类：宝石（如蓝宝石）和半宝石（如石榴石）。这些宝石的价值取决于它们的颜色、大小、质量和稀有度。宝石通常根据其化学成分进一步分类为种，这些种可以具有几个变种。例如，元素形态为SiO2的石英具有种类繁多的品种，具体取决于杂质含量，如黄水晶和紫水晶。市场上经常会有仿制宝石的出售，声称它们是真的宝石。有几种技术可以用来使质量较差的宝石看起来与昂贵的宝石一样。例如，可以添加染料为宝石提供以假乱真的颜色，并且可以采用加热来提高其清晰度。即使由经验丰富的珠宝商进行分析，也不能总是正确区分真实和“假”宝石，因此需要其他分析技术才能准确识别宝石并确定其质量。显微拉曼光谱是分析宝石和其他地质样品的理想方法。它的无损性和无需样品前处理使它特别有利于分析所有宝石，而无需担心损坏或降低其价值。另外，拉曼散射技术对晶体结构和样品中次要成分存在高度敏感性。在本应用文章中，RM5及RMS1000显微拉曼光谱仪用于识别几种宝石，并且通过拉曼成像突出显示了如何使用显微拉曼光谱来研究样品的不同成分。

拉曼光谱技术应用到爆炸物检测领域，重点分析了显微激光共聚焦拉曼光谱技术、表面增强拉曼光谱技术、便携式拉曼光谱技术在爆炸物检测分析领域的应用。

分析这些纳米结构的一种主要方法是拉曼显微光谱法

随着我们更多地了解微塑料在地球上的扩散及其潜在危险，越来越需要对更小颗粒微塑料进行准确，快速的识别。 拉曼光谱法可以很容易地分辨出很小粒径的不同微塑料。本文介绍了如何将RM5显微拉曼光谱仪与KnowItAll数据库结合使用，以识别海洋环境中常见的三种类型的微塑料。

显微拉曼光谱是表征石墨烯上述两种特性的简单可靠方法。拉曼光谱对物质的结构敏感，它的高光谱分辨率和高空间分辨率以及无损分析等特征使其成为石墨烯领域标准而理想的分析工具。　从本文给出的不同样品分析结果可以看出，用拉曼光谱有效表征石墨烯需要光谱仪具有一些特定的性能。高光谱分辨率可以检测到谱峰的微小位移或有效分开 2D 峰以获得石墨烯层数信息。在测试中需要可靠的峰位校正来修正各种潜在的变动影响，确保峰位的准确性。前面已经提过，峰位易受激发波长影响，因此使用不同波长的激光能获取更多的信息。　　另外，需要选择合适的激光强度以避免烧毁样品。拉曼成像有助于定位不同层数的石墨烯片和探测边缘缺陷。新开发出的快速成像方法（SWIFTTM, DuoScanTM）可以有效获取大面积样品图像并且大地节省采集时间。值得关注的是 AFM 和拉曼联用可同时获取石墨烯的结构、机械性能和电性能信息。针尖增强拉曼光谱（TERS）也可用于分析石墨烯的纳米尺度性质以及表征局部缺陷是否存在。

化学原料药物（API，active pharmaceutical ingredient）的多晶型现象和粒度影响着药物的理化稳定性、制剂中药物的溶解度、溶出率、生物利用度以及生产工艺的可开发性。在新药研发和药物一致性评价中，API的晶型鉴别和粒度评价是其中关键一环。对于固体原料药和制剂中原料药的晶型分析，常用的方法为X射线粉末衍射法，其对粉末API样品的颗粒度有一定的要求，通常需要研磨处理。对于制剂中的API晶型分析时，由于某些常用辅料如甘露醇、乳糖、蔗糖等也存在多个晶型，可能会存在一定干扰，增加测试和分析难度。拉曼光谱技术是一种无需样品制备、非接触的快速分析技术，对于低频振动的检测具有明显的优越性，甚至可检测到分子的晶格振动，其谱带强度与待测物浓度的关系遵守比尔定律，也可用于化合物定量分析。与X射线粉末衍射法相比，制样简单，非接触检测，避免了制样过程对晶型的影响，从分子结构水平上识别物质及其晶型结构。赛默飞DXR2系列显微拉曼光谱仪具有先进的自动化光学控制系统、高灵敏度、智能化检测方式、优异的光谱分辨率和空间分辨率，轻松进行晶型鉴别、共晶分析、混晶定量等。此外，赛默飞DXR2xi显微拉曼成像光谱仪因其优异的空间分辨和高速的数据处理能力，不但可以满足晶型的常规鉴别分析，混晶、共晶分析，也可快速实现粒度统计及分布分析，提供更丰富的信息，助力仿制药一致性评价和新药研发。

对于石墨烯的研究者来说，确定其层数以及量化无序性是至关重要的。显微拉曼光谱恰好就是表征上述两种性能的标准理想分析工具。

光致发光和拉曼光谱是材料研究的重要技术手段，但样品可能具有多种形状和大小，或不易移动。采用光纤耦合、能够适合特殊样品的光学探头进行探测显得尤为重要。由Superhead光纤耦合的探头、iHR光谱仪及CCD探测器组成的模块化光致发光、拉曼测量系统，可进行在线、远程的光致发光和拉曼分析测量，大大拓展了测量系统的灵活性。

拉曼光谱可用于识别或表征有机与含有共价键的无机固体材料，无需样品制备；拉曼光谱还可直接通过玻璃或塑料包装测量样品。这些独特的能力使拉曼光谱对诸多行业更具吸引力。拉曼技术在显微领域的发展已经相当成熟，小直径激发激光束可聚焦并分析微区。拉曼光谱所用激发激光的典型光束直径为1-2mm。通过光学聚焦，可轻松聚焦于直径小于1微米的区域。

化学原料药物（API，active pharmaceutical ingredient）的多晶型现象和粒度影响着药物的理化稳定性、制剂中药物的溶解度、溶出率、生物利用度以及生产工艺的可开发性。在新药研发和药物一致性评价中，API的晶型鉴别和粒度评价是其中关键一环。对于固体原料药和制剂中原料药的晶型分析，常用的方法为X射线粉末衍射法，其对粉末API样品的颗粒度有一定的要求，通常需要研磨处理。对于制剂中的API晶型分析时，由于某些常用辅料如甘露醇、乳糖、蔗糖等也存在多个晶型，可能会存在一定干扰，增加测试和分析难度。拉曼光谱技术是一种无需样品制备、非接触的快速分析技术，对于低频振动的检测具有明显的优越性，甚至可检测到分子的晶格振动，其谱带强度与待测物浓度的关系遵守比尔定律，也可用于化合物定量分析。与X射线粉末衍射法相比，制样简单，非接触检测，避免了制样过程对晶型的影响，从分子结构水平上识别物质及其晶型结构。赛默飞DXR2系列显微拉曼光谱仪具有先进的自动化光学控制系统、高灵敏度、智能化检测方式、优异的光谱分辨率和空间分辨率，轻松进行晶型鉴别、共晶分析、混晶定量等。此外，赛默飞DXR2xi显微拉曼成像光谱仪因其优异的空间分辨和高速的数据处理能力，不但可以满足晶型的常规鉴别分析，混晶、共晶分析，也可快速实现粒度统计及分布分析，提供更丰富的信息，助力仿制药一致性评价和新药研发。

基于印度科学家C.V.拉曼(Raman)发现拉曼散射效应：不同的入射光频率的散射光谱进行分析所得到的分子振动、转动的信息，并应用于分子结构分析研究的一种分析方法，称为拉曼光谱(Ramanspectra)。

拉曼光谱分析毛细管样品具有简单、直接、快速、精准等优势，拉曼光谱仪检测毛细管样品不会干扰到样品内流体的信号，同时，由于毛细管具有宏观尺寸，因此，拉曼光谱仪激光束不仅能精确地聚焦到每个相态，而且能够采集到很好的拉曼信号。人工合成的包裹体能够清晰完善的演绎相变过程及特点，为鉴定天然包裹体的准确观测奠定了基础，二氧化碳人工合成包裹体可以作为标样，作为校验应用与自然界包裹体分析研究的各种仪器和测试方法的标准，并为天然流体包裹体的拉曼光谱检测提供技术上的可行性和实用性。