什么是拉曼顯微鏡？

拉曼顯微鏡（或稱微拉曼）是一種結(jié)合拉曼光譜儀和光學(xué)顯微鏡的測量儀器。

它可以無損分析有關(guān)化學(xué)結(jié)構(gòu)、分子相互作用和結(jié)晶度等物質(zhì)的詳細信息。 通過將拉曼光譜儀與顯微鏡結(jié)合，可以在顯微鏡下觀察測量對象并測量選定區(qū)域，同時獲得可視化成分分布的圖像。

拉曼顯微鏡的應(yīng)用

由于拉曼光譜基于化學(xué)鍵，測量結(jié)果可提供以下信息：

• 化學(xué)結(jié)構(gòu)

• 拓撲學(xué)，多態(tài)性

• 應(yīng)變

• 雜質(zhì)與污染

拉曼光譜是每種物質(zhì)獨y有的，因此可以用來快速識別物質(zhì)或區(qū)分它們與其他物質(zhì)。 拉曼顯微鏡也可用于分析多種不同樣品。 一般來說，它不適合金屬和合金的分析，但適合以下分析：

• 固體、粉末、液體、凝膠、漿料、氣體

• 無機、有機、生物材料

• 純化學(xué)品、混合物、溶液

• 金屬氧化物與腐蝕

拉曼顯微鏡的典型應(yīng)用包括：

• 藝術(shù)與考古領(lǐng)域中顏料、陶瓷和寶石的特征描述

• 碳材料納米管的結(jié)構(gòu)與純度、缺陷和擾動評估。

• 化學(xué)中的結(jié)構(gòu)、純度與反應(yīng)監(jiān)測

• 在生命科學(xué)、單細胞與組織、藥物相互作用、疾病診斷領(lǐng)域

拉曼顯微鏡的結(jié)構(gòu)

拉曼顯微鏡是一種結(jié)合了拉曼光譜儀和顯微鏡的測量儀器，其結(jié)構(gòu)如上圖所示。

激光源發(fā)出的光通過顯微鏡的物鏡照射到樣品上，再照射到樣品上。 樣品產(chǎn)生的散射光由物鏡聚焦，只有拉曼散射光通過瑞利光切割濾光片檢測到。

拉曼顯微鏡原理

當(dāng)光被照射到某種物質(zhì)上時，會發(fā)生散射現(xiàn)象。 大部分產(chǎn)生的散射光是波長與被輻射光相同的瑞利散射光，但其中也包含波長略有不同的散射光，這種散射光被稱為拉曼散射光。

拉曼散射光有兩種類型：斯托克斯散射光，波長比被照射光的波長長;和反斯托克斯散射光，波長較短，但一般拉曼顯微鏡測量的斯托克斯散射光更強。

拉曼散射光是受輻射光與材料相互作用的結(jié)果，而瑞利散射光與拉曼散射光之間的波長差對應(yīng)于受輻射材料分子振動的能量。 目前已知，唯y一發(fā)生拉曼散射的分子振動是拉曼主動振動模式，因此可以從分子結(jié)構(gòu)推斷并模擬拉曼主動振動模式。

也有一種紅外分光光度計，作為類似的分析儀，使用分子振動，但可測量的分子振動存在差異，因此它們是互補的分析儀。

不同類型的分子和不同的結(jié)合態(tài)具有不同的分子振動能量，導(dǎo)致不同的拉曼光譜。 通過比較拉曼光譜的峰值位置和相對峰值強度與已知材料，可以確定物質(zhì)。 它也常用于定性分析，解釋如下。

• 峰值位置：
  化學(xué)鍵信息。

• 峰值位移：關(guān)于
  分子間相互作用、應(yīng)力和應(yīng)變的信息。

• 光譜波形：
  分子結(jié)構(gòu)信息、晶體結(jié)構(gòu)差異。

• 半價寬度：
  晶體與非晶的區(qū)別

定量分析也可利用光譜強度與濃度成正比的事實。