拉曼光譜專題4|解鎖拉曼分析密碼：光譜分辨率的奧秘與應用

你是否想過，在微觀的分子shi界里，如何精準區(qū)分相似的化合物，看透材料的應力和壓力效應？答案就藏在拉曼光譜的 “幕后英雄"—— 光譜分辨率里！

拉曼光譜蘊含著海量信息，而光譜分辨率堪稱從中提取關(guān)鍵信息的 “黃金鑰匙"。分辨率越高，我們就越能像擁有 “火眼金睛" 般，清晰區(qū)分相似化合物、辨別分子結(jié)構(gòu)的細微差異，還能精準測量材料的應力和壓力變化。可以說，選對光譜分辨率，拉曼測量實驗就成功了一半！

光譜分辨率（R）到底是什么？簡單來說，它是光譜分辨細節(jié)特征的能力，公式為 R = λ/Δλ，其中 Δλ 是在波長為 λ 時能區(qū)分開的Min波長差。在拉曼光譜研究中，小的峰位移動、相近譜帶分離、譜帶寬度的微小變化，都可能藏著關(guān)鍵信息，而低分辨率很可能讓這些重要信息 “溜走"！圖1為不同的分辨率對于同意物質(zhì)拉曼光譜細節(jié)的呈現(xiàn)效果。

圖1：分辨率對于確定拉曼光譜細節(jié)的效果。

在色散型拉曼光譜儀里，單級單色儀是常用配置，它憑借高通光效率和緊湊體積 “脫穎而出"。它的光譜分辨率由入射狹縫寬度、衍射光柵刻線密度（N）、衍射光柵焦長（F）和探測器幾何大小等因素共同決定。

衍射光柵：分辨率的 “調(diào)節(jié)器"

衍射光柵就像光譜的 “調(diào)色盤"，刻線密度（每毫米刻線條數(shù)）決定了它的 “調(diào)色能力"。刻線密度越大，色散分光本領(lǐng)越強，光譜分辨率也就越高。比如，1800 gr/mm 光柵的色散本領(lǐng)是 600 gr/mm 光柵的 3 倍！對比不同刻線密度光柵下異丁苯丙酸的拉曼光譜（如圖2），600 gr/mm 光柵的圖譜粗糙模糊，而 1800 gr/mm 光柵的圖譜則精細入微，展現(xiàn)出晶體結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵細節(jié)。不過，光柵刻線密度不能無限增大，這背后的奧秘，我們接著往下看。

圖 2: 不同光柵收集的異丁苯丙酸（ibuprofen）的拉曼光譜，顯示出通過增加光柵刻槽密度所帶來的光譜分辨率的提高(N= 600,950,1800 grooves/mm)。

光柵焦長：分辨率的 “穩(wěn)定器"

焦長 F 同樣對分辨率影響深遠，就像相機的焦距，焦長越長，分辨率越高，能捕捉到光譜中更多精細細節(jié)。圖3是焦長300和焦長800效果對比圖。但和光柵不同，光譜儀的焦長是固定的，它默默決定著色散度和分辨率的 “上限"。如果不需要高色散度，通常可以采用光柵刻線密度較小的光柵，但是反過來則是不可以的。

圖3 : 焦長 300/800mm 的效果對比，(a) 在嚴格相同的實驗配置條件下，采用 (F1=300mm) 和 (F2=800mm) 測量的阿斯匹林的拉曼光譜對比圖， (b) 不同焦長導致色散度改變的示意圖。

分辨率：一場精密的 “平衡藝術(shù)"

光柵刻線密度和焦長可以相互補償，但也有 “紅線"。比如，3600gr/mm 光柵雖然色散能力強，但Max波長受限，還可能因非z佳覆蓋導致信號損失。這就需要在兩者間找到平衡，才能讓光譜儀發(fā)揮性能。

入射狹縫：連接色散與分辨率的 “橋梁"

入射狹縫寬度與分辨率緊密相連，狹縫像在探測器上的寬度就是分辨率的體現(xiàn)。不過，狹縫寬度不能隨意減小，還得綜合考慮信號采集等因素，這又是一場需要精心權(quán)衡的 “較量"。圖4為狹縫寬度對光譜分辨率的影響。

圖4 :狹縫寬度 Ws 對于 CCl4光譜分辨率的影響 。

說了這么多，如何才能擁有一臺 “全能型" 拉曼光譜儀，輕松應對各種科研挑戰(zhàn)？答案就是我們的明星產(chǎn)品 ——AUT-XperRF 共聚焦顯微拉曼光譜儀系統(tǒng)！

它堪稱拉曼光譜界的 “瑞士jun刀"，集多種強大功能于一身。作為二合一儀器，它融合拉曼光譜模塊和 TRPL 測量模塊，是確定材料特性的 “得力干將"；同時，它還是 AUT-XperRAM S 系列和 FLIM 的 “夢幻組合"，高性能光譜儀、檢測器和快速掃描器模塊強強聯(lián)手，“戰(zhàn)斗力" 拉滿！

AUT-XperRam 提供 35mm，300mm，850mm 三種焦長激光器，搭配不同刻線密度的光柵，輕松實現(xiàn)低至 25px-1 的超高光譜分辨率！無論是高分辨率需求，還是低分辨率應用，它都能靈活適配，還能保持超高通光效率，讓拉曼測量結(jié)果精準無誤。

從生物學、醫(yī)學研究到太陽能電池效率分析，它都能大顯身手！拉曼光譜單點采集、拉曼 mapping 圖像采集、光致發(fā)光（PL）數(shù)據(jù)采集、時間分辨光致發(fā)光（TRPL）數(shù)據(jù)采集，統(tǒng)統(tǒng)不在話下！

AUT-XperRam 共聚焦顯微拉曼光譜儀系統(tǒng)就是你探索未知的 “魔法之眼"！現(xiàn)在，就加入我們，一起開啟檢測新篇章，解鎖微觀shi界的無限可能！

昊量光電，致力于為拉曼光譜研究打造一站式服務，同時提供其他材料分析技術(shù)。我們的產(chǎn)品從設(shè)計到制造，始終聚焦高效率、性能和高性價比。對于 AUT-XperRam 共聚焦顯微拉曼光譜儀系統(tǒng)有興趣或者任何問題，都歡迎通過電話、電子郵件或者微信與我們聯(lián)系。

歡迎繼續(xù)關(guān)注上海昊量光電的各大媒體平臺，我們將不定期推出各種產(chǎn)品介紹與技術(shù)新聞。

更多詳情請聯(lián)系昊量光電/歡迎直接聯(lián)系昊量光電

關(guān)于昊量光電：

上海昊量光電設(shè)備有限公司是光電產(chǎn)品專業(yè)代理商，產(chǎn)品包括各類激光器、光電調(diào)制器、光學測量設(shè)備、光學元件等，涉及應用涵蓋了材料加工、光通訊、生物醫(yī)療、科學研究、國防、量子光學、生物顯微、物聯(lián)傳感、激光制造等；可為客戶提供完整的設(shè)備安裝，培訓，硬件開發(fā)，軟件開發(fā)，系統(tǒng)集成等服務。