拉曼光譜技術(shù)基于分子在受到激發(fā)光照射時(shí)所發(fā)生的非彈性散射現(xiàn)象。當(dāng)一束激光（通常為單色激光）照射到樣品上時(shí)，大部分光子以彈性方式散射（瑞利散射），但也有一部分光子在散射過(guò)程中發(fā)生能量轉(zhuǎn)移（非彈性散射），其能量轉(zhuǎn)移對(duì)應(yīng)樣品分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)變化，產(chǎn)生拉曼散射光。通過(guò)分析這些拉曼散射光的頻移信息，可以獲得樣品的分子振動(dòng)信息，從而推斷出樣品的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)特征。
顯微拉曼光譜儀在傳統(tǒng)拉曼光譜基礎(chǔ)上，增加了顯微成像和高空間分辨率技術(shù)。它利用高倍率顯微鏡系統(tǒng)，將激光聚焦到微米甚至納米級(jí)樣品的微小區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)空間上的局部分析。這樣，不僅可以得到材料的整體光譜信息，還可以獲得樣品的微觀結(jié)構(gòu)信息，開(kāi)啟“光譜成像”時(shí)代。
顯微拉曼光譜儀的工作流程：
1.激光發(fā)出單色光并經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)聚焦至樣品微區(qū)。
2.激光與樣品相互作用，激發(fā)樣品分子的振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，產(chǎn)生拉曼散射。
3.拉曼散射光經(jīng)過(guò)濾光片去除激發(fā)光，進(jìn)入色散儀進(jìn)行頻率分散。
4.分散后的拉曼信號(hào)被CCD探測(cè)器捕獲，轉(zhuǎn)化為電子信號(hào)。
5.計(jì)算機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理和分析，繪制拉曼光譜或光譜圖像。
6.根據(jù)分析結(jié)果，獲得樣品的材料信息，包括化學(xué)成分、結(jié)晶性質(zhì)、應(yīng)力狀態(tài)等。
應(yīng)用領(lǐng)域：
1.材料科學(xué)
分析金屬、陶瓷、半導(dǎo)體、納米材料等的結(jié)構(gòu)特性，識(shí)別材料中的應(yīng)力、缺陷和相變。例如，在半導(dǎo)體工業(yè)中檢測(cè)晶格缺陷或應(yīng)力分布。
2.化學(xué)分析
用于有機(jī)無(wú)機(jī)化合物的定性和定量分析，特別是在復(fù)雜混合物中進(jìn)行化學(xué)成分的識(shí)別。結(jié)合成像技術(shù)，可以制作材料的空間分布圖。
3.生物醫(yī)學(xué)
檢測(cè)生物組織、細(xì)胞和生物大分子的分子組成，提供疾病早期診斷依據(jù)。例如，研究腫瘤細(xì)胞的分子變化或活檢標(biāo)本的化學(xué)信息。
4.納米技術(shù)
在納米尺度上研究碳納米管、石墨烯、量子點(diǎn)等納米材料的結(jié)構(gòu)、缺陷和應(yīng)力狀態(tài)，推動(dòng)納米科技的創(chuàng)新。
5.文化遺產(chǎn)保護(hù)
對(duì)文物、藝術(shù)品進(jìn)行非破壞性分析，識(shí)別材料成分和保存狀態(tài)，有助于修復(fù)和保護(hù)工作。
顯微拉曼光譜儀的優(yōu)勢(shì)：
1.高空間分辨率，可達(dá)到納米級(jí)別。
2.非接觸、非破壞性分析，適用于貴重或敏感樣品。
3.具備成像功能，能顯示樣品的空間分布信息。
4.分析速度快，具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能力。
5.可以結(jié)合其他顯微技術(shù)（如電子顯微鏡）實(shí)現(xiàn)多模態(tài)分析。
更新時(shí)間：2025-06-26
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