共聚焦拉曼显微镜

什么是共聚焦拉曼显微镜？共聚焦拉曼显微镜将拉曼光谱仪与研究级显微镜耦合，以微米级空间分辨率获取光谱和化学图。它适用于颗粒、夹杂物、薄膜和层状材料，深度分辨率约 1–2 µm。## 概述

共聚焦拉曼显微镜通过 100× 物镜将激光聚焦到约 0.5–1 µm 的光斑，并通过共聚焦针孔收集散射光，针孔排除离焦信号，并给出 1–2 µm 的轴向分辨率。电动 XYZ 载物台可进行点分析、线扫描、面扫描映射和深度剖析。软件可选择多个激光器（通常为 532、633 和 785 nm），光谱仪通常配备 300–2400 gr/mm 光栅，焦距 250–800 mm，分辨率 0.3–4 cm-1。借助快速电子倍增 CCD 检测，可在数分钟内以 1 µm 步长完成 100 × 100 µm 区域的映射。应用包括药片中的多晶型映射、石墨烯层数计数、半导体应力、地质夹杂物和微塑料。高激光密度下的样品损伤和受热需要功率控制。## 工作原理是什么？当单色激光照射样品时，大多数光子发生弹性散射，但约千万分之一的光子发生非弹性散射，其能量位移等于分子的振动能量。这种以 cm-1 表示的拉曼位移产生的谱峰是化学键和晶体结构的特征。拉曼光谱仪包括 532、633、785 或 1064 nm 等激光器、聚焦和收集光学系统、抑制瑞利散射的陷波或边缘滤光片、带 CCD 检测器的色散光谱仪或 FT 干涉仪，以及软件。较短的激光波长给出较强信号，但可能激发荧光，而 785 和 1064 nm 以较低信号降低荧光。偏振、共聚焦针孔和表面增强可提高选择性和灵敏度，使用 520.7 cm-1 处的硅和对乙酰氨基酚等标准校准可确保拉曼位移准确。## 主要特点有哪些？- 共聚焦针孔提供 1–2 µm 的深度分辨率并排除离焦信号。- 在 532、633 和 785 nm 激光器之间自动切换。- 电动 XYZ 载物台支持点、线、面和深度映射。- 300 至 2400 gr/mm 的多种光栅在覆盖范围和分辨率之间取得平衡。- EMCCD 或制冷 CCD 检测可在低激光功率下快速映射。- 偏振光学元件和低波数滤光片可达 10 cm-1 以下。## 技术参数有哪些？典型的共聚焦拉曼显微镜配置：激光波长为 532, 633, 785 nm (selectable)；空间分辨率（横向）为 ≤0.5 µm (532 nm, 100× objective)；轴向分辨率为 ≤2 µm (confocal)；光谱分辨率为 0.3–4 cm-1 (grating dependent)；光谱范围为 50–4000 cm-1；最低波数为 ≤10 cm-1 (with filters)。以上数值代表该产品类别的常见水平，具体配置参数以报价单及随机校准文件为准。## 适用于哪些应用？共聚焦拉曼显微镜主要用于药片中的多晶型和辅料映射、石墨烯和二维材料表征、半导体应力和成分、地质夹杂物分析、微塑料颗粒鉴定。在更广泛的拉曼光谱仪类别中，实验室还将其用于药物原材料鉴定、多晶型和原料药晶型分析、碳纳米材料和石墨烯表征。## 适用哪些标准与认证？相关标准与方法包括 ASTM E1840、ASTM E2529、ASTM E2911、USP <1120>、Ph. Eur. 2.2.48、IEC 60825-1、ISO 17025。本型号的认证候选包括 CE、IEC 60825-1、ISO 9001 manufacturing；每项认证均需针对具体配置在发货前确认，仅提供已实际签发的证书。拉曼系统应在环境光受控的房间内操作，或使用封闭的样品室，因为杂散光会抬高基线。应按 IEC 60825-1 分类对待激光，在可能存在开放光束的地方使用联锁装置和防护眼镜。每天使用硅检查波数校准，使用标准物质检查强度响应，并跟踪激光功率漂移。通过降低功率并使用光栅扫描或离焦，避免烧蚀深色或吸光样品。制冷 CCD 检测器需要稳定的温度，光学元件应防尘。应维护谱库并对照已知参考验证鉴定方法，尤其是受监管的原材料鉴定。## 如何选择合适的共聚焦拉曼显微镜？需要空间分辨率、深度剖析或映射时，应选择共聚焦拉曼显微镜。对于均质样品的整体鉴定，台式或手持型更经济。询价时应说明激光器、光栅、空间和深度分辨率、载物台行程、检测器类型和映射软件。### 与其他拉曼光谱仪型号相比如何？选择拉曼光谱仪应根据样品的荧光行为、空间尺度和使用环境。激光波长是首要决定：532 nm 对无机物和碳给出强信号，785 nm 适用于一般有机物和药物，1064 nm 适用于荧光强或有色样品。整体鉴定可使用台式或手持仪器，而小于 100 µm 或需要深度剖析和映射的样品需要共聚焦拉曼显微镜。过程监测需要光纤探头和坚固的外壳。应比较 2–6 cm-1 的光谱分辨率、光谱范围、激光功率、检测器制冷和谱库选项。还应考虑激光安全等级、样品受热风险以及受监管实验室的 21 CFR Part 11 合规。