Witec alphaCART– 移动式共聚焦拉曼系统
WITec 新品：alphaCART 是一款移动式共聚焦拉曼系统，该系统可实现将“实验室”搬到检测现场，为您拓展特殊样品环境下的更多科研应用。
alphaCART – 移动式共聚焦拉曼系统
WITec 新品：alphaCART 是一款移动式共聚焦拉曼系统，该系统可实现将“实验室”搬到检测现场，为您拓展特殊样品环境下的更多科研应用。
在科研工作中，往往存在一些大型的、不可移动的或者贵重的待检测物体，无法放置到常规拉曼显微镜下，于是，alphaCART 应运而生。alphaCART 的拉曼探头能灵活地放置到这些物体前进行信号采集，并基于其高共聚焦性和高灵敏度，透过防护玻璃、窗口等遮挡物对样品进行测量，从而可以研究反应室或其他封闭空间内的物质和化学反应过程，这将大大助力艺术、考古学、地质学或材料科学领域的化学结构探索。
alphaCART: 移动式光纤耦合共聚焦拉曼系统
alphaCART 系统延续了alpha300系列拉曼显微镜的先进光学和模块化设计，并同样受益于WITec在光纤耦合技术方面的长期专业积累。通过光纤将激光器、探头和光谱仪连接，确保系统的高光通量和最佳的光束形状。因此，alphaCART 能提供与 WITec alpha300系列系统相媲美的衍射极限空间分辨率、高共聚焦性和优越的信号灵敏度。
alphaCART 可搭载不同配置，以满足您对激发波长和光谱仪设置的特定要求。系统配备白光照明和彩色摄像机，以实现样品观察与定位，通过最新的 WITec Suite 软件 采集数据并完成数据后处理。
alphaCART 系统还可以完整装入定制的可移动外箱（可选配）中，方便且安全地带到测试现场。此外，也可将系统的拉曼探头连接到实验室的标准 alpha300显微系统上，以拓展更多应用。
移动式科研级拉曼显微镜
主要特性
- 可自由放置的光纤耦合拉曼探头
- 高光谱/空间分辨率、高共聚焦性、高信号灵敏度
- 配备白光照明和彩色摄像机，便于样品观察与定位
- 物镜、激光器和光谱仪的多配置选项
- 特制可移动包装箱，用于收纳及保护系统组件以便安全搬运 (可选)
- 先进的数据后处理软件
- 高灵敏偏正测量功能（可选）
- 兼容 alpha300 系列的配件和升级
核心优势
alphaCART 探头的灵活定位性能与其高共聚焦性和高信号灵敏度相结合，可实现对多种样品和材料的无损分析：
- 不可放置于显微镜下的超大型样品
- 不可移动到实验室的易碎或珍贵物品
- 有荧光的样品 (使用alphaCART共聚焦能有效抑制荧光干扰)
- 各种材料中的包裹体
- 在特殊反应室或器皿内发生的物质转化过程
- 玻璃容器内的气体和液体（即使微弱信号也能检测到）
- 高温样品 (可有效抑制黑体辐射干扰)
灵活定位
规格
- 激光器、探头和光谱仪通过光纤耦合，以实现高信号通量和最佳光束形状
- 特制可移动包装箱，用于收纳及保护系统组件以便安全搬运（约 100x60x60 cm）（可选）
- 高共聚焦性和衍射极限空间分辨率
- 全光谱范围内高光谱分辨率（光谱范围可覆盖约 90 to 3500 cm-1，取决于激光激发波长）
- 高光通量透镜光谱仪，配备科研级低噪CCD光谱相机
- 白光照明和彩色摄像机用于样品观察与定位（可选）
- 多种显微镜物镜选择
- 多种激光波长选择：532 nm、633 nm或785 nm（亦可根据需求配备其他激光波长）
- 宽激光功率输出范围 (30 到 >200 mW)
- 偏振拉曼测量功能（可选）
- 兼容 alpha300 系列显微镜的配件和升级
- 通过先进的 WITec Suite 软件 采集数据并进行数据后处理（时间序列在线测量、高级背景减除算法等功能）
- 配备搭载笔记本
应用案例
alphaCART 的高共聚焦性和高灵敏度，使其对自带荧光背景和弱拉曼信号的材料仍能实现高质量的拉曼分析，即使样品位于防护玻璃或封闭空间内也能测量。
下图画框中是 C. V. Raman. 先生的肖像海报，将 alphaCART 的拉曼探头置于画框前，利用自身白光照明和相机，可直接观察海报局部微观结构，显示出画面上不同颜色的墨水斑点。用532 nm激光波长激发，采集不同位置的高信噪比拉曼光谱，同时也发现部分位置拉曼谱峰因强荧光背景遮挡而被掩盖，但经过 WITec 分析软件去除背景，各种颜料和纸背景的拉曼光谱信号亦可显现出来。这得益于系统的高共聚焦性能，海报前面的防护玻璃被控制在待测焦平面之外，极大地抑制了荧光背景，进而检测到藏在玻璃后的墨水斑点拉曼信号。
无损表征艺术品和历史文物
作为一款移动式拉曼系统，alphaCART 可用于研究不可移动到实验室的物体。日前，alphaCART 被带到奥地利维也纳艺术史博物馆，用来对文化瑰宝——神圣罗马帝国皇冠进行迄今为止最深入的拉曼分析。
来自维也纳大学矿物学和晶体学研究所的研究人员，对皇冠上的172颗宝石做了细致的拉曼和光致发光测量。通过该项研究，学者深入了解了这一历史宝藏的材料结构组成。研究成果发表在《宝石学杂志》（Journal of Gemmology） (DOI: 10.15506/JoG.2023.38.5.448)。
关于这个独特案例的更多信息，请参见下方文章:
- L. Nasdala et al. (2023) The Imperial Crown of the Holy Roman Empire, Part I: Photoluminescence and Raman Spectroscopic Study of the Gemstones. The Journal of Gemmology 38: 448-473. (DOI: 10.15506/JoG.2023.38.5.448)
- WITec press release: WITec Helps Investigate Holy Roman Empire Crown
- Imperial Crown Project Page
- University of Vienna Imperial Crown Page (in German)
材料科学：对金刚石涂层生长的原位 观察
alphaCART 非常适用于监测反应室内的化学过程。在下述案例中，研究人员使用 alphaCART，原位观察热丝化学气相沉积（HF-CVD）反应器中钢材料生长金刚石涂层过程。该拉曼探头配备长工作距离物镜，高共聚焦性大大抑制在高温样品中的黑体辐射的背景干扰，同时高灵敏度检测到薄金刚石层的微弱拉曼信号。
金刚石涂层因其超强的硬度、化学惰性和耐磨性，被应用于众多机械部件的制造。原位化学表征有助于优化金刚石涂层的生产工艺，例如最小化成品中的应力。如图所示，将 alphaCART 拉曼探头放置在 HF-CVD 反应器窗口前，实时测量在整个涂层和冷却过程中金刚石的拉曼信号。从拉曼光谱中，量化了温度相关的金刚石峰位置 (约1330 cm-1) 。即金刚石层的热应力和晶相变化，该结果有助于金刚石镀层的品控分析。
这项研究的细节由德国材料科学与工程主席 (WTM), Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)，发表在：
Helmreich et al. (2025) In situ Raman spectroscopy of thermal stress in diamond on steel during HF-CVD coating and subsequent quenching. Vacuum 240: 114563 DOI: 10.1016/j.vacuum.2025.114563, Licensed under the Creative Commons CC BY 4.0
