99、拉曼显微镜技术：原理、应用与发展

拉曼显微镜技术：原理、应用与发展

1. 引言

自1928年被发现至25年前，拉曼散射主要用于研究宏观尺寸的块状样品，为分子基本性质的研究提供了重要信息，是实验室光谱学的重要组成部分。拉曼光谱基于非弹性散射光的光谱分布，是研究各种物质相态中分子种类的高选择性技术，不同分子通过其振动光谱得以“指纹识别”。

25年前，激光作为激发源的应用，使拉曼光谱技术扩展到了微分析领域。拉曼散射能提供其他常用技术（如电子、离子或俄歇微探针）无法获取的信息。这些传统技术虽能识别、绘制元素成分分布并确定其含量，但无法直接区分样品中多原子物种的化学形态。随着光学光谱仪器的不断发展，拉曼显微光谱技术已成熟，使用台式仪器就能常规开展无损化学微分析和成像，广泛应用于科研和工业领域。

2. 激光拉曼显微光谱技术

2.1 仪器设备

光谱仪探测器分析特定波长λ处拉曼线的信号强度S可表示为：
[S \propto I_0\sigma_{\lambda}N\Omega T_{\lambda}s_{\lambda}]
其中，(I_0)是样品处的激光辐照度（瓦/单位面积），(\sigma_{\lambda})是所分析拉曼线的微分截面（(cm^2 ster^{-1} mol^{-1})），(N)是探测体积(V)内的分子数，(\Omega)是拉曼光的收集立体角，(T_{\lambda})和(s_{\lambda})分别是仪器在波长(\lambda)处的通量和探测器的灵敏度。

当检测小体积物质时，为补偿探测体积(V)内分子数(N)的大幅减少，可调节的参数主要是(I_0)和(\Omega)。实际上，探测体积和收集立体角并非相互独立。25年前，里尔