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拉曼——用于全局拉曼成像的SLI波长选择器

随着拉曼测试手段的进步,我们早已不再满足于得到光谱,拉曼成像使成像信息的维度得到拓展且拉曼无需染色,无需花费长时间制样,为快速检测提供了可能。然而拉曼信号微弱,光谱仪系统探测效率低,造成拉曼成像低像素、采样时间长等问题。

为了解决这个问题,众多科学家和发明家一起努力,找到很多方法来缩短拉曼成像的时间。这些方法大致可以总结为3类

  1.  提高光谱探测系统的效率。这种方法是在经典拉曼成像系统上进行改进,尤其体现在信号耦合效率的提高和探测器的改进,比如增强型相机、单光子相机的使用等。
  2. 提高拉曼信号的强度。方法很多:SERS、SERRS、CARS、SRS等。
  3. 改变扫描方式。传统拉曼成像尤其是共焦拉曼成像,都是激光扫描结构,属于点扫描成像。拉曼点扫描不仅单点停留时间长,单点停留时间还需乘以像素点数,这就导致我们只能在低像素和长时间等待中徘徊抉择。改变扫描方式的方案可分为两类。类别一:点扫描改为线扫描,利用成像像型光谱仪推扫,省去一个维度的扫描,成像时间极大缩短。类别二:放弃扫描,全局成像,不需要为扫描花时间。

全局成像被想象为成像的最终形态,简介、高效、易于操作。这需要取代光谱仪的部件拥有一定的独特之处,需要满足一系列要求:

  1. 能够像光谱仪一样得到目标拉曼谱线,且可任意调节波长和带宽,以对应拉曼谱线的位置和峰宽
  2. 不影响成像,最好像一片滤光片一样只对波长进行选择,不影响其他成像指标
  3. 能够确保目标拉曼谱线的信号强度和信噪比

SLI波长选择器,不仅可以调节中心波长,还可以调节带宽。

  • 最新覆盖波段范围为255-1700 nm可选
  • 带宽可调范围为3-16nm
  • 截止深度>OD6(光谱仪的OD值一般在OD3及以下的水平)
  • 透过率>75%(远远高于光谱仪,一般光谱仪受限于耦合效率和内部反射镜和光栅的效率)

SLI波长选择器在全局拉曼成像中的透射曲线

拉曼——用于全局拉曼成像的SLI波长选择器插图

  • 光谱范围:535 nm – 650 nm
  • FWHM : = 3 nm

方案

拉曼——用于全局拉曼成像的SLI波长选择器插图1

Study by Dr. Hideaki Monjushiro in High Energy Accelerator Research Organization ( KEK )

其他拉曼信息

 

波长选择器其它应用

高光谱成像

高纯度波长可调单色光源获得高纯度波长可调单色光源获得2

全局拉曼成像

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拉曼——全新Verona™ 系列长通拉曼滤光片

拉曼——全新Verona™ 系列长通拉曼滤光片插图

拉曼光谱是非破坏性分析技术,性能强大,需要能够从与激光线相邻的弱、非弹性散射光谱中解析信号。

这些测量通常面临两个限制:

  • 拉曼散射截面很小,需要强的激光和灵敏的检测系统,才能获得足够的信号
  • 信噪比进一步受到样品自发荧光等基本固有噪声源的限制

IDEX Health and Science 深入研究以上挑战,并推出全新的 Semrock 滤光片——Verona™ 产品系列。该系列产品专为拉曼仪器而设计,充分考虑了客户的需求:

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拉曼——如何挑选合适的拉曼激光器

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    1. 为什么拉曼光谱中激光波长的选择很重要?
  2. UV~VIS~NIR范围,许多不同的波长常用于拉曼光谱中。为特定的应用选择理想的激光波长并不总是显而易见的。为了优化拉曼光谱实验,必须考虑许多变量,其中许多变量与波长选择有关。

    首先,拉曼信号本身就很弱。它依赖于样品材料中的光子-声子相互作用,这个事件概率通常不足百万分之一。

    此外,拉曼散射强度与激光波长的四次方成反比,这意味着波长越长,拉曼信号越弱。

    其次,探测器的灵敏度也取决于波长范围。目前常用的拉曼信号检测方法是CCD。这些CCD器件的量子效率在超过800nm时下降得相当快。对于超过800 nm的激光激发,可以使用InGaAs阵列器件,但这些器件会带来更高的噪声水平、更低的灵敏度和更高的成本。拉曼信号强度和检测灵敏度的波长依赖性似乎都指向使用更短的波长照明(紫外和可见),而不是更长的波长(近红外)。

    然而,对于更短的波长照明,有一个挑战需要克服:荧光发射。许多材料在短波激发下发出荧光,荧光可以淹没微弱的拉曼信号。

    拉曼——如何挑选合适的拉曼激光器插图

    图1. 采用3种不同波长激发聚酰亚胺的拉曼光谱。用532 nm和785 nm激光激发,拉曼信号被荧光掩盖。用405nm激发,拉曼信号很容易被分辨

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