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多聚焦共聚焦拉曼光谱仪的优点

更新时间:2024-02-22 点击次数:967
  由于拉曼散射过程固有的低效率,拉曼显微镜的一个主要技术限制是信号采集时间过长。例如,使用自发拉曼微光谱对生物标本进行化学分析或成像需要几十秒或几分钟的时间。表面增强拉曼散射(SERS)、相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)和受激拉曼散射(SRS)被开发用来增强拉曼散射信号,以提高拉曼分析或成像的速度。
 
  然而,在SERS中使用金属纳米颗粒对生物应用造成了一些缺点,CARS或SRS通常局限于查询一个振动模式,而不是同时测量标本的全拉曼光谱。在不使用外源标记或纳米颗粒的情况下获得完整的光谱(例如400-2000 cm-1)可以更好地了解样品中的化学成分和分子结构。为了提高自发拉曼光谱的分析通量或成像速度,人们也做出了努力。线扫描拉曼成像系统使用激光线照明代替单一激光焦点,与传统的逐点扫描技术相比,成像速度更快。然而,线扫描技术的成像速度的提高是有代价的;沿激光线方向的空间分辨率降低。近年来,多聚焦共聚焦拉曼光谱仪通过在样品平面上产生多个激光聚焦,同时获取所有激光聚焦点的所有拉曼光谱,实现了并行拉曼采集。多聚焦共聚焦拉曼光谱仪已被证明不仅能提高成像速度,还能保持最佳(衍射受限)的空间分辨率。
 
  在多聚焦共聚焦拉曼光谱仪中,一束激光通常会产生多个激光聚焦。作为一种分时技术,一般采用振镜作为快速扫描仪,对单个激光聚焦进行快速扫描,形成分时多聚焦。另一种技术使用空间光调制器(SLM)或微透镜阵列从一束激光产生多个激光焦点,这被认为是一种空间多路复用技术。多聚焦共聚焦拉曼光谱仪的重要组成部分是对来自多个激光聚焦的所有拉曼光谱的平行检测。使用微透镜阵列来产生多个激光聚焦。纤维束被用来从激光聚焦阵列中收集所有的拉曼信号,然后以线性堆叠的形式传输到光谱仪的入口狭缝。采用多通道电荷耦合器件(ccd)摄像机对所有的拉曼光谱进行了检测。使用一对扫描镜产生分时的多个激光聚焦,第三个振镜通过光谱仪的入口狭缝将每个聚焦的拉曼信号同步投射到多通道CCD相机上。每个光谱被放置在相机的不同像素行上,以避免附近光谱通道之间的重叠和串扰。多聚焦共聚焦拉曼光谱仪在分析吞吐量或成像速度上比传统的单点共聚焦拉曼系统快10倍以上。然而,这些之前的工作都是基于一维检测技术,例如,沿CCD相机的垂直像素(沿光谱仪的入口狭缝方向)分辨无串扰的拉曼光谱。多通道CCD探测器的垂直尺寸限制了可以同时检测的光谱数量,这最终将限制并行拉曼采集的进一步改进。

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