高通量拉曼成像仪

拉曼散射：是指一定频率的激光照射到样品表面时，物质中的分子吸收了部分能量，发生不同方式和程度的振动（例如：原子的摆动和扭动，化学键的摆动和振动），然后散射出较低频率的光。频率的变化决定于散射物质的特性，不同原子团振动的方式是惟一的，因此可以产生特定频率的散射光，其光谱就称为“指纹光谱”，可以照此原理鉴别出组成物质的分子的种类。拉曼光谱（Ramanspectra）是一种分子结构检测手段。拉曼光谱是散射光谱，通过与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息。以横坐标表示拉曼频移，纵坐标表示拉曼光强，与红外光谱互补，可用来分析分子间键能的相关信息。拉曼光谱仪的工作原理：当一束频率为v0的单色光照射到样品上后，分子可以使入射光发生散射。大部分光只是改变光的传播方向，从而发生散射，而穿过分子的透射光的频率，仍与入射光的频率相同，这时，称这种散射称为瑞利散射；还有一种散射光，它约占总散射光强度的10八-6〜10E0,该散射光不仅传播方向发生了改变，而且该散射光的频率也发生了改变，从而不同于激发光（入射光）的频率，因此称该散射光为拉曼散射。在拉曼散射中，散射光频率相对入射光频率减少的，称之为斯托克斯散射，因此相反的情况，频率增加的散射，称为反斯托克斯散射，斯托克斯散射通常要比反斯托克斯散射强得多，拉曼光谱仪通常大多测定的是斯托克斯散射，也统称为拉曼散射。散射光与入射光之间的频率差v称为拉曼位移，拉曼位移与入射光频率无关，它只与散射分子本身的结构有关。拉曼散射是由于分子极化率的改变而产生的（电子云发生变化）。拉曼位移取决于分子振动能级的变化，不同化学键或基团有特征的分子振动，AE反映了指定能级的变化，因此与之对应的拉曼位移也是特征的。这是拉曼光谱可以作为分子结构定性分析的依据。一、拉曼光谱原理拉曼效应：起源于分子振动（和点阵振动）与转动，因此从拉曼光谱中可以得到分子振动能级（点阵振动能级）与转动能级结构的知识。拉曼效应是光子与光学支声子相互作用的结果。光照射到物质上发生弹性散射和非弹性散射。弹性碰撞：光子和分子之间没有能量交换，仅改变了光子的运动方向，其散射频率等于入射频率，这种类型的散射在光谱上称为瑞利散射。非弹性碰撞：光子和分子之间在碰撞时发生了能量交换，即改变了光子的运动方向，也改变了能量。使散射频率和入射频率有所不同。此类散射在光谱上被称为拉曼散射。'Laser *图1：拉曼散射示意图物质与光的相对作用分为三种：反射，散射和透射。根据这三种情况，衍生出相对应的光谱检测方法：发射光谱（原子发射光谱（AES）、原子荧光光谱（AFS）、X射线荧光光谱法（XFS）、分子荧光光谱法（MFS）等），吸收光谱（紫外一可见光法UV-Vis）、原子吸收光谱（AAS）、红外观光谱（IR）、核磁共振（NMR）等），联合散射光谱（拉曼散射光谱（Raman））。拉曼光谱应运而生。

表1:光谱种类区分表光点半甲业成用sir酒:AES),JH子豆心治AFS),区师宜洗土话疽*3). fMFS]物吸枚光谄素A-用!0刑点(内&|,暇手暇曜南(MS；.叮期0：充谱(IR),垂]心节.朽罪谱1Hanun)拉曼频移(Ramanshift):拉曼光谱的横坐标称作拉曼频移。拉曼散射分为斯托克斯散射和反斯托克斯散射，通常的拉曼实验检测到的是斯托克斯散射，拉曼散射光和瑞利光的频率之差值称拉曼频移(Ramanshift):Av=|v0-vs|,即散射光频率与激发光频之差。Av取决于分子振动能级的改变，所以他是特征的，并且拉曼光谱与入射光波长无关，适应于分子结构的分析。三、拉曼测试InlensityerfRamanpwiknifitfi迎characleris^c：RamAhInlensityerfRamanpwiknifitfi迎characleris^c：RamAh检mgq“n叩ofRama^peal柚尊峰忙由委队即沽血眦inn&RamanGt街JS的taasryitgJsjfnmetryendcificntaliarii晶悻专寐性利隼向egSItQwn"ihkllprar，或rainegorientali^nofCVDd-amondgrainse.g响河ntoFpl弗M如口叩alien昭thinnessMtransparentCQalliig图2：拉曼光谱的检测内容拉曼光谱与红外光谱的比较：拉曼光谱与红外光谱都能获得关于分子内部各种简正振动频率及有关振动能级的情况，从而可以用来鉴定分子中存在的官能团。但两者产生的原理和机制都不同，在分子结构分析中，拉曼光谱与红外光谱相互补充，一些在红外光谱无法检测的信息在拉曼光谱能很好地表现出来。红外光谱侧重于检测基团，适用于极性键，多用于测有机物，拉曼光谱检测分子骨架，适用于非极性键，有机无机均可测试。表2：拉曼光谱与红外光谱对比表尤吊泠4000tmL31JOO••4000c*r1水可作为酬水；F翊样为离到不畦叶心暑路用定J!]P述林句直磐曹匏W肆F墅制瘴X&r压，1催与手刷戏不时崭孑的10理爆虢的OH.C■0,CX金闱于研克IW孑6TI"母怔谜5N,«C S样品要求：拉曼光谱测试对象与红外光谱类似，多用于检测有机官能团和键能之间的信息(对金属类检测意义不大，但也有部分文献提到以拉曼光谱检测反应产物)。信号强一些的固体样品可直接测定，样品制备时稍微压一下即可。拉曼信号比较弱的材料就需要做增强处理。测试液体的话,就要注意容器的材料，最好是避免产生荧光。四、疑难解答如何用拉曼光谱仪测透明的有机物液体，测试时放到玻璃片上测出来的结果是玻璃的光谱。答：聚焦位置不对，聚在玻璃上了，用凹面载玻片，液体量会比较多，然后用显微镜聚焦好就可以了，如果液体有挥发性，最好液体上用盖玻片，然后焦点聚焦到盖玻片以下。做生物样品的拉曼光谱，获得的图里面有很强的荧光，有人说，如果拉曼得不到就用其荧光谱。那么在拉曼谱里面得到的荧光背景，是真正的荧光特征谱吗?这和荧光光谱仪里面的荧光图有什么区别？答：拉曼谱中的荧光和荧光谱中的荧光是一样的，只要激发波长和功率密度相同。但有一点要注意，不同波长的激发光照射样品，得到的拉曼相近，但荧光可以有很大不同，甚至相同波长不同功率激发，荧光谱都大不一样