厘米级微型拉曼光谱仪

其光学布局和工作原理如下图所示：

拉曼光谱提供了一种微尺度下对化学成分的无损、无标记定量研究手段。现有的拉曼光谱仪微型化策略主要存在以下问题：光谱分辨率及光谱范围不足、高水平传感器暗噪声导致的信噪比(SNR)受限、传感器像素间的量子效率(QE)变化较大、共焦性或深度分层差、激光波长和激光器光功率不稳定、激光光学反馈灵敏度高以及功耗高。

近日，丹麦技术大学的科研团队提出了一种厘米级微型拉曼光谱仪，采用了经济型非稳定激光二极管、密集光学元件和非制冷小型传感器。其性能可与昂贵、体积庞大的科研级拉曼系统相媲美。该微型拉曼光谱仪具有出色的灵敏度、低功耗、完美的波数以及强度校准，并在400 ~ 4000 cm⁻¹范围内利用内置参考基准实现了7 cm⁻¹的分辨率。该微型拉曼光谱仪的高性能和通用性在应用实例中得到了证明，应用实例包括饮品中甲醇的定量测定、人体皮肤的活体拉曼测量、发酵监测、亚微米分辨率的化学拉曼映射、抗癌药物甲氨蝶呤(MTX)的定量表面增强拉曼光谱(SERS)映射以及体外细菌鉴定等。可以预见，这种微型化策略有望使超紧凑型拉曼光谱仪集成到智能手机和医疗设备中，从而推动拉曼技术的普及。

下图为微型拉曼系统的灵敏度和量化性能演示：

审核编辑 黄宇