拉曼成像指南
什么是拉曼成像？
拉曼光谱基础知识
拉曼成像建立在两种强大的分析技术的有机组合之上：拉曼光谱技术和显微镜技术。
在拉曼光谱中，非弹性散射的单色光（激光）所携带的信息被用研究物质的化学性质。通常情况下，此过程无损甚至是非接触的。
拉曼显微镜基础知识
习惯上，光学显微镜用来观察非常小的样品。想象一下，使用 100 x 的物镜来观察直径为 1 μm 的颗粒。
如果在这个显微镜中装上拉曼光谱仪，就可以对这个小颗粒进行化学分析。如果您将这些光谱数据与二维或者三维的空间信息结合起来，就得到了我们说的拉曼成像。
关于拉曼成像
现在，先选取显微镜拍摄的样品照片上的一个小点作为测量点，然后将样品上的测量点移动到物镜下方进行测量。
根据样品台的步进大小，将生成样品空间分辨的光谱信息。而且如果执行"网格"测量，例如10 x 10 μm大小的“网格”， 现在已生成就是所谓的拉曼成像。
拉曼成像基本原理
化学图像中的每个像素都含有分子信息。在拉曼图像中，这些像素是由完整的拉曼光谱组成。这就是说拉曼图像含有很多可进行化学解析的光谱数据，一个假彩色图像可以被描绘出来强化表征样品的化学结构和成分等特性。
为了回答某些分析问题，光谱数据可以通过多种方式进行解析。例如，一个典型的应用就是通过生成假彩色图像来强化表征样品的特性。这就更加清晰的显示了样品化学结构和成分分布。
拉曼成像的生成
显微拉曼主要用来进行拉曼成像测试，而且具体测量流程非常简单。拉曼光谱在定义的测试区域内按一定的距离间隔进行逐点采集，所获得的拉曼数据就包含了空间信息。在整个测试过程中，激光聚焦始终聚焦在在样品上的单个点上进行测试，而样品则逐点移动到激光下方，直到整个感兴趣区域被"成像"。
获得的空间信息可以是一维、二维或三维，因此甚至可以对样品进行深入的化学探究！通过这种方式，我们发现分析问题得到了解答，包括涂层的均匀性表征、成分分布或颗粒和其他污染物信息获取。
关于拉曼成像的常见问题
显微拉曼空间分辨率
显微拉曼光谱仪的共焦光学元件对得到的拉曼信号进行过滤。因此，共焦针孔决定了采集拉曼信号的测量点大小并提高了空间分辨率。
精心设计的共焦显微拉曼的空间分辨率最终受到光衍射的限制：
- dradial = 0.61 · λ / NA
- daxial = 1.4 · λ / NA
因此，共焦显微拉曼可以实现对样品特性的分析和表征，其空间分辨率可低至约半微米。
拉曼成像基本原理
拉曼成像是一种利用光谱和空间信息生成图像的技术。拉曼光谱从不同的空间位置进行采集，然后每个光谱减少到只有一个值的相应像素然后将每一张拉曼光谱表示成对应像素点的一个值。
最常见的方法是使用峰强度进行拉曼成像来表示化学分布和浓度。多个峰的强度、峰偏移、峰值比、峰值宽度等也用于在各种情况下生成拉曼图像。像素值通常显示为灰度或假彩色。
拉曼成像需要的时长
拉曼成像需要采集大量的拉曼光谱。因此，对于包含数千甚至数百万张拉曼光谱的图像，总的测量时间可能非常长。
灵敏度对于生成拉曼图像至关重要，它可以缩短每张拉曼光谱的采集时间。因此，应优化目标样品、激光功率和光学效率的选择，以加快成像采集速度。
显微拉曼可以测试如下的表面特性
是的，共焦显微拉曼在横向和纵向的空间分辨率均受到衍射限制。因此，在激光散射和拉曼散射不被材料强烈吸收的情况下，纵向深度分析和三维拉曼成像可以用于分析样品表面下的化学分布。
显微拉曼分析液体样品
与傅立叶红外相比，拉曼光谱的主要优点之一就是水的拉曼信号非常弱，可以测量水中溶解的化合物而不会受到很强的干扰。
液滴可以放置在载玻片上直接进行测量。对于蒸发样品，石英杯或凹式滑轨与石英盖玻璃允许拉曼测量液体在封闭的容器，没有背景信号的贡献。对于易挥发样品，石英比色皿或带有石英盖玻璃的凹面载玻片可以在没有背景信号的情况下对密闭容器中的液体直接进行拉曼测量。
