以下是关于显微共聚焦拉曼系统的原理、类型与基本知识的介绍:
一、基本原理
1. 拉曼散射效应:当激光照射样品时,光子与分子发生非弹性碰撞,部分光子因分子振动或转动失去/获得能量,导致散射光频率发生变化(即拉曼位移)。通过检测这种频率变化,可获取分子的振动信息,从而分析物质成分与结构14。
2. 共聚焦设计:系统采用针孔或狭缝等空间滤波器,仅接收来自焦平面的光信号,有效排除非焦平面杂散光干扰。此设计显著提升了轴向分辨率,实现了样品的三维层析成像25。
二、系统类型
1. 按共聚焦方式分类
针孔共聚焦:以针孔为空间滤波器,逐点扫描形成高分辨率图像,适用于厚样品的三维成像,但光通量较低25。
狭缝共聚焦:采用狭缝分光,快速采集光谱信息,适合活细胞动态监测等高速场景25。
2. 按功能配置分类
多功能集成型:如上海波铭的RTS2系统,内置多波长激光器,支持光纤/空间光共焦及针孔共焦模式切换,可扩展拉曼Mapping等功能56。
三、核心部件
1. 显微镜:用于观察和放大样品,提高成像分辨率3。
2. 共聚焦系统:确保激光束精确地聚焦在样品表面,提高信号质量3。
3. 线扫描器:对样品进行逐行扫描,实现快速、高效的图像采集3。
4. 光谱仪:对扫描得到的拉曼信号进行采集和处理,形成拉曼光谱图像3。
5. 计算机控制系统:实现整个系统的自动化控制和数据处理3。
四、部件拆解
① 拉曼接口盒:内置常用激光器及滤光片组,扩展激光器包含自由光和单模光纤输入
② 光路转向控制:光路转向控制可向下和向左,与原子力,低温,探针台等外设联用,可升级振镜选项
③ 明视场相机:明视场相机代替目镜
④ 拉曼显微镜:正置科研级金相显微镜,标配落射式明暗场照明,其他照明方式可升级
⑤ 电动样品台:75x50mm 行程高精度电动载物台,1μm 定位精度
⑥ 光纤共焦或者针孔共焦模式:可提高 Z 轴共焦分辨率,Z 分辨<1.5μm@10μm 针孔
⑦ CCD- 狭缝共聚焦耦合:标配自由光 CCD- 狭缝耦合方式,可使用光谱仪成像模式,高通光量
⑧ 光谱 CCD:背照式深耗尽型光谱 CCD 相机,200-1100nm 工作波段,峰值 QE>90%
⑨ 320mm 光谱仪:F/4.2 高通光量影响校正光谱仪,1×10^-5 杂散光抑制比
总的来说,显微共聚焦拉曼系统凭借其原理优势与多样化的类型选择,在众多领域发挥着重要作用。随着技术的不断进步,未来该系统将在科研及实际应用中展现更为广阔的潜力。