高通量拉曼成像儀

拉曼散射：是指一定頻率的激光照射到樣品表面時，物質中的分子吸收了部分能量，發(fā)生不同方式和程度的振動（例如：原子的擺動和扭動，化學鍵的擺動和振動），然后散射出較低頻率的光。頻率的變化決定于散射物質的特性，不同原子團振動的方式是惟一的，因此可以產生特定頻率的散射光，其光譜就稱為“指紋光譜”，可以照此原理鑒別出組成物質的分子的種類。拉曼光譜（Ramanspectra）是一種分子結構檢測手段。拉曼光譜是散射光譜，通過與入射光頻率不同的散射光譜進行分析以得到分子振動、轉動方面信息。以橫坐標表示拉曼頻移，縱坐標表示拉曼光強，與紅外光譜互補，可用來分析分子間鍵能的相關信息。拉曼光譜儀的工作原理：當一束頻率為v0的單色光照射到樣品上后，分子可以使入射光發(fā)生散射。大部分光只是改變光的傳播方向，從而發(fā)生散射，而穿過分子的透射光的頻率，仍與入射光的頻率相同，這時，稱這種散射稱為瑞利散射；還有一種散射光，它約占總散射光強度的10八-6?10E0,該散射光不僅傳播方向發(fā)生了改變，而且該散射光的頻率也發(fā)生了改變，從而不同于激發(fā)光（入射光）的頻率，因此稱該散射光為拉曼散射。在拉曼散射中，散射光頻率相對入射光頻率減少的，稱之為斯托克斯散射，因此相反的情況，頻率增加的散射，稱為反斯托克斯散射，斯托克斯散射通常要比反斯托克斯散射強得多，拉曼光譜儀通常大多測定的是斯托克斯散射，也統(tǒng)稱為拉曼散射。散射光與入射光之間的頻率差v稱為拉曼位移，拉曼位移與入射光頻率無關，它只與散射分子本身的結構有關。拉曼散射是由于分子極化率的改變而產生的（電子云發(fā)生變化）。拉曼位移取決于分子振動能級的變化，不同化學鍵或基團有特征的分子振動，AE反映了指定能級的變化，因此與之對應的拉曼位移也是特征的。這是拉曼光譜可以作為分子結構定性分析的依據。一、拉曼光譜原理拉曼效應：起源于分子振動（和點陣振動）與轉動，因此從拉曼光譜中可以得到分子振動能級（點陣振動能級）與轉動能級結構的知識。拉曼效應是光子與光學支聲子相互作用的結果。光照射到物質上發(fā)生彈性散射和非彈性散射。彈性碰撞：光子和分子之間沒有能量交換，僅改變了光子的運動方向，其散射頻率等于入射頻率，這種類型的散射在光譜上稱為瑞利散射。非彈性碰撞：光子和分子之間在碰撞時發(fā)生了能量交換，即改變了光子的運動方向，也改變了能量。使散射頻率和入射頻率有所不同。此類散射在光譜上被稱為拉曼散射。'Laser *圖1：拉曼散射示意圖物質與光的相對作用分為三種：反射，散射和透射。根據這三種情況，衍生出相對應的光譜檢測方法：發(fā)射光譜（原子發(fā)射光譜（AES）、原子熒光光譜（AFS）、X射線熒光光譜法（XFS）、分子熒光光譜法（MFS）等），吸收光譜（紫外一可見光法UV-Vis）、原子吸收光譜（AAS）、紅外觀光譜（IR）、核磁共振（NMR）等），聯合散射光譜（拉曼散射光譜（Raman））。拉曼光譜應運而生。

表1:光譜種類區(qū)分表光點半甲業(yè)成用sir酒:AES),JH子豆心治AFS),區(qū)師宜洗土話疽*3). fMFS]物吸枚光諂素A-用!0刑點(內&|,暇手暇曜南(MS；.叮期0：充譜(IR),垂]心節(jié).朽罪譜1Hanun)拉曼頻移(Ramanshift):拉曼光譜的橫坐標稱作拉曼頻移。拉曼散射分為斯托克斯散射和反斯托克斯散射，通常的拉曼實驗檢測到的是斯托克斯散射，拉曼散射光和瑞利光的頻率之差值稱拉曼頻移(Ramanshift):Av=|v0-vs|,即散射光頻率與激發(fā)光頻之差。Av取決于分子振動能級的改變，所以他是特征的，并且拉曼光譜與入射光波長無關，適應于分子結構的分析。三、拉曼測試InlensityerfRamanpwiknifitfi迎characleris^c：RamAhInlensityerfRamanpwiknifitfi迎characleris^c：RamAh檢mgq“n叩ofRama^peal柚尊峰忙由委隊即沽血眥inn&RamanGt街JS的taasryitgJsjfnmetryendcificntaliarii晶悻專寐性利隼向egSItQwn"ihkllprar，或rainegorientali^nofCVDd-amondgrainse.g響河ntoFpl弗M如口叩alien昭thinnessMtransparentCQalliig圖2：拉曼光譜的檢測內容拉曼光譜與紅外光譜的比較：拉曼光譜與紅外光譜都能獲得關于分子內部各種簡正振動頻率及有關振動能級的情況，從而可以用來鑒定分子中存在的官能團。但兩者產生的原理和機制都不同，在分子結構分析中，拉曼光譜與紅外光譜相互補充，一些在紅外光譜無法檢測的信息在拉曼光譜能很好地表現出來。紅外光譜側重于檢測基團，適用于極性鍵，多用于測有機物，拉曼光譜檢測分子骨架，適用于非極性鍵，有機無機均可測試。表2：拉曼光譜與紅外光譜對比表尤吊泠4000tmL31JOO??4000c*r1水可作為酬水；F翊樣為離到不畦葉心暑路用定J!]P述林句直磐曹匏W肆F墅制瘴X&r壓，1催與手刷戲不時嶄孑的10理爆虢的OH.C■0,CX金闈于研克IW孑6TI"母怔謎5N,?C S樣品要求：拉曼光譜測試對象與紅外光譜類似，多用于檢測有機官能團和鍵能之間的信息(對金屬類檢測意義不大，但也有部分文獻提到以拉曼光譜檢測反應產物)。信號強一些的固體樣品可直接測定，樣品制備時稍微壓一下即可。拉曼信號比較弱的材料就需要做增強處理。測試液體的話,就要注意容器的材料，最好是避免產生熒光。四、疑難解答如何用拉曼光譜儀測透明的有機物液體，測試時放到玻璃片上測出來的結果是玻璃的光譜。答：聚焦位置不對，聚在玻璃上了，用凹面載玻片，液體量會比較多，然后用顯微鏡聚焦好就可以了，如果液體有揮發(fā)性，最好液體上用蓋玻片，然后焦點聚焦到蓋玻片以下。做生物樣品的拉曼光譜，獲得的圖里面有很強的熒光，有人說，如果拉曼得不到就用其熒光譜。那么在拉曼譜里面得到的熒光背景，是真正的熒光特征譜嗎?這和熒光光譜儀里面的熒光圖有什么區(qū)別？答：拉曼譜中的熒光和熒光譜中的熒光是一樣的，只要激發(fā)波長和功率密度相同。但有一點要注意，不同波長的激發(fā)光照射樣品，得到的拉曼相近，但熒光可以有很大不同，甚至相同波長不同功率激發(fā)，熒光譜都大不一樣