拉曼光譜屬于分子振動(dòng)光譜,1928年由印度物理學(xué)家拉曼(Raman)發(fā)現(xiàn)。拉曼光譜具有非破壞性和精細(xì)如“指紋”的分辨能力以及不受水的干擾等優(yōu)點(diǎn),日益受到重視。
顯微共焦拉曼光譜不僅具有常規(guī)拉曼光譜的特點(diǎn),還有自己的*優(yōu)勢(shì)。
顯微共焦拉曼光譜儀具有很好的空間分辨率,樣品分析時(shí)將入射光通過顯微鏡聚焦到樣品上,從而可以在不受周圍物質(zhì)干擾的情況下,獲得所照樣品微區(qū)的有關(guān)化學(xué)成分、晶體結(jié)構(gòu)、分子相互作用以及分子取向等各種拉曼光譜信息。與其他傳統(tǒng)技術(shù)相比,更易于直接獲得大量有價(jià)值信息,因此在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本文就近幾年來
顯微共焦拉曼光譜儀在腫瘤檢測、文物考古、公安法學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展作一概述,并對(duì)其前景進(jìn)行了展望。
1 顯微共焦拉曼光譜儀的原理和優(yōu)點(diǎn)
a. 原理 顯微共焦拉曼光譜技術(shù)是將拉曼光譜分析技術(shù)與顯微分析技術(shù)結(jié)合起來的一種應(yīng)用技術(shù)。拉曼光譜屬于分子振動(dòng)光譜,每種物質(zhì)的拉曼線可以有若干隊(duì),每對(duì)線對(duì)應(yīng)于物質(zhì)的兩個(gè)能級(jí)間差值(振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)或電子能量間的差值),所以能從分子水平上反映樣品化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)上的差異。顯微拉曼技術(shù)可將激發(fā)光的光斑聚焦到微米量級(jí),進(jìn)而對(duì)樣品的微區(qū)進(jìn)行分析,激光在樣品上產(chǎn)生作用的確切部位,可以通過CCD鑒定儀和一個(gè)TV監(jiān)視儀,清晰地顯示出來,TV屏幕,可以選擇有關(guān)分析所感興趣的任何樣品的任意部位,整個(gè)分析鑒定過程,都非常直觀,易于進(jìn)行觀察和控制。這對(duì)于腫瘤細(xì)胞間細(xì)微差異的檢測、文物考古、公安法學(xué)中的痕量物質(zhì)分析等而言,是一個(gè)十分理想的手段。
b.優(yōu)點(diǎn) 顯微共焦拉曼光譜儀具有很好的空間分辨率,利用共顯微共焦拉曼光譜儀可以得到樣品體積很小和不同深度的光譜信息。典型的如RENISHAW顯微拉曼光譜儀,其空間分辨 率好于1μm,縱向分辨率達(dá)2μm。它采用干涉窄帶濾光片技 術(shù),實(shí)現(xiàn)了拉曼光譜二維直接成像,可方便快捷地獲得物質(zhì)成分的微觀空間分布;使用計(jì)算機(jī)控制高精度XYZ三維平臺(tái),可實(shí)現(xiàn)逐點(diǎn)掃描,獲得高分辨率的三維Raman圖像。
顯微共焦拉曼光譜儀系統(tǒng)能夠消除物鏡自身產(chǎn)生的光譜。當(dāng)入射光和散射光通過光學(xué)系統(tǒng)特別是通過顯微鏡的物鏡時(shí),物鏡材料的拉曼和熒光光譜會(huì)出現(xiàn)并疊加到樣品的拉曼光譜上,尤其是在檢測高反射率的樣品時(shí)。共聚焦系統(tǒng)主要給出聚焦 區(qū)域的光譜,能避免物鏡光譜出現(xiàn)。
顯微共焦拉曼光譜儀有多個(gè)頻率可供選擇。但應(yīng)注意,在測試生物樣品時(shí),入射光通過顯微物鏡把能量集中在一個(gè)微區(qū),因此必須采用低功率的激光以避免樣品的熱和光化學(xué)反應(yīng)。
綜上所述,顯微共焦拉曼光譜儀比傳統(tǒng)的色散型拉曼光譜儀在分辨率、工作頻率、運(yùn)行速度、靈敏度和微量樣品分析諸方面都有了很大提高,顯微拉曼光譜技術(shù)在多個(gè)研究領(lǐng)域發(fā)揮著日益重要的作用。
