先进的拉曼光谱技术

图1：药物乳液的共焦拉曼图像。油(绿色)、活性药物成分(蓝色)和硅杂质(红色)的化学分布如图所示

由于正常拉曼散射产生的信号非常小，研究人员发现了几种机制，通过提高拉曼散射的概率来对抗与拉曼光谱相关的低信号。信号增强可以通过使用两种理论来实现。第一种是表面增强拉曼光谱(SERS)，它使用金属表面来放大局部电场，增加拉曼散射的机会，并产生更高的强度输出。或者，在共振拉曼光谱下进行化学增强，当入射光的频率接近分子中电子吸收带的频率时，会发生共振拉曼光谱，从而增加拉曼效应的强度。

拉曼光谱也经常被集成到显微镜技术中，例如共焦显微镜。在这些情况下使用的显微镜与传统显微镜的不同之处在于，它们包括额外的组件，如激发激光器、激光滤波器和光谱仪。拉曼装置可以无缝集成到显微镜光路中的区域中，在该区域中，光在离开无限共轭物镜后被准直。为了帮助这一过程，较长的管长度可能有利于将附加部件装配到系统中。在微观水平上使用拉曼光谱有利于分析微观结构以进行化学鉴定。

拉曼光谱也可用于增强传统的生物医学成像。借助拉曼技术，可以在体外进行成像，以实现活体内生物结构的可视化。此外，可以使用共焦显微镜结合拉曼光谱获得高分辨率图像。这导致了3D成像的空间分辨率的提高。

不断增长的应用

拉曼光谱可以用于各种应用中。它对那些参与生命科学的人来说非常有用，因为通过这种方法分析的光谱提供了特定分子的准确和独特的标识符。例如，拉曼光谱通常被用作鉴定药物的技术。可以通过塑料瓶进行测量，打开瓶子检查毒品而不会污染它们。边境巡逻人员使用手持拉曼光谱设备快速准确地分析未知没收物质的光谱。通过将未知物质的光谱与芬太尼等非法药物的光谱进行比较，官员们可以安全地处理危险物质。除了实用性之外，样品可以在没有任何额外添加剂或制备的情况下使用，这使得拉曼光谱不仅有用，而且便携高效。

便携式拉曼光谱设备在现场使用时也有助于快速识别标本，例如在法医分析或护理点临床环境中。这些手持设备在扫描危险样本时非常有价值，因为它们可以在将材料保存在包装中的同时确定化学成分。同样，国防部使用拉曼光谱通过透明容器分析爆炸材料，而不会发生意外爆炸。当然，这些并不是拉曼技术适用的唯一例子。拉曼光谱用于其他学科，如化学，在分子水平上识别结构;在材料科学领域，观察材料的应力和应变;在地质学中识别不同的宝石;以及在本领域中识别未知颜料或涂料。

拉曼光谱是一种用于识别未知物质的强大技术。创建拉曼光谱系统时，选择正确的光学组件至关重要。选择合适的镜子、透镜、棱镜、滤波器和其他组件可以帮助最大限度地减少噪声和光损失，从而能够满足任何给定应用的要求。从考古学到疾病诊断，这种基于激光的诊断方法对各种不同领域都至关重要。

审核编辑 黄宇