拉曼光谱仪应用行业最新进展和相关问题-仪器信息网资讯

　　我国“十二五”、“十三五”期间，作者参加了几个国家科技部重大仪器专项中有关便携式激光拉曼光谱仪器及其应用专项方面的专家组工作;通过接触这些项目，结合作者本人过去从事激光拉曼光谱仪器及其应用的工作实践，介绍一点便携式激光拉曼光谱仪器及其应用的有关问题。

一、仪器的最新进展

　　1)仪器的S/N(表征仪器的灵敏度)大幅度提高

　　目前，国内外的便携式激光拉曼光谱仪器最新进展中，最突出的体现之一是S/N的提高。因为从仪器学理论讲，激光拉曼的灵敏度与光源(激光器的稳定性、波长等)、主机(单色器的光谱带宽、杂散光、光栅和准直镜、物镜的口径等)、光接收器(CCD的灵敏度、CCD的噪声N、稳定性等)、放大器(噪声N、稳定性、放大倍数等)等密切相关。所以，光源为785nm的便携式仪器，直接测量的S/N一般在1000:1以内，不可能达到10000以上。但是，随着化学计量学的发展，仪器的软件、特别是各种算法突飞猛进。

　　2)仪器的分辨率大大增强

　　国际上的便携式激光拉曼光谱仪器中，单色器的焦距一般都在75mm左右(甚至更小)。在这么小的便携式激光拉曼光谱仪器上，要得到相对高的分辨率是很难的，所以目前国际上的这类便携式激光拉曼光谱仪器的分辨率都在4-12cm-1之间!因为从仪器学理论来看，大家都知道，光栅理论中分辨率(SBW)的数学表达式为：

　　SBW=[1/(mf/d cos θ)] b = d ×cos θ× b /mf

　　法国公司的大型台式激光拉曼光谱仪的焦距为800mm，仪器采用优质光栅、三级光谱、狭缝可调，但是，分辨率只是0.5-0.8cm-1左右。所以，有些公司给出焦距75mm的便携式激光拉曼光谱有仪器的分辨率为1.27cm-1，从理论到实践都是做不到的。但是，仪器的分辨率大大增宽，无疑是最吸引科学家眼球的关注焦点之一。

　　3)新型的激光拉曼光谱仪器不断涌现

　　(1)2017年，安捷伦推出了四款最新的拉曼专利技术：其中，空间位移拉曼光谱(Spatially Offest Raman Spectroscopy，简称SORS)、透射拉曼光谱(Transmission Raman Spectroscopy ,简称TRS)相当先进。SORS的用途非常广泛,TRS更加优越，做定量分析检测时，比SORS准确度更高。

　　(2)2018年3月，必达泰克推出新型透视拉曼光谱仪STRaman，获得了2018年3月美国匹兹堡分析化学和光谱应用会议暨展览会的卓越金奖。这是应该特别值得重视的消息，该仪器突破了传统拉曼技术障碍，可以透过视觉不透明的包材和涂层，收集内部样品的拉曼信号。该仪器由先进的算法、高度智能化的分析软件、高通量光谱仪及增加采样深度和面积的专用探头组成;所有元部件都高度集成在一套便携式系统中，可以非常简便的在现场或实验室使用。

　　(3)联用技术的大发展是当今世界上分析仪器发展的主要潮流之一。往往一种技术解决不了的问题，两种技术联用，就会迎刃而解了，就会出现一片广阔天地。

二、应用的最新进展

　　1、应用领域越来越广

　　例如：

　　1)药物分析：原材料辅料分析鉴别、原研药分析、药物晶型分析、合成反应监控、假药甄别、注射液成分分析，包装材料鉴定。

　　2)化学危险品：具有毒害、腐蚀、爆炸、燃烧、助燃等性质，对人体、设施、环境具有危害的剧毒化学品和其他化学品鉴别。

　　3)地质/珠宝：珠宝鉴定，矿物分析。

　　4)食品分析：非法添加、农药残留等。

　　5)聚合物材料：分子结构、结晶结构、取向结构、成分定量分析、相结构、聚合反应动力学、形变、老化等。

　　6)催化材料：动力学研究，分子筛骨架结构分析，物相变化。

　　7)半导体材料：成分鉴别、结晶结构、晶体取向、应力和应变。

　　8)石墨烯、碳纳米管及其他碳材料表征。

　　9)复合材料：表征及微观力学研究。

　　10)无机材料：很多无机材料是中心对称的振动，红外光谱不敏感，而拉曼光谱具有很明显的优势。物质鉴别，结构测定，材料合成研究。

　　11)地质/珠宝：珠宝鉴定，矿物分析。

　　还有很多领域可以应用下、便携式激光拉曼仪器，在此不再赘述。

　　2、SERS技术的引入得以实现

　　众所周知，SERS效应的发现，使普通拉曼散射光谱方法无法或很难开展的研究工作出现了新的转机，再加拉曼光谱所特有的高选择性，使SERS在许多领域中得到广泛的应用。目前，与普通拉曼散射光谱相比，SERS的增强因子可达104～107。虽说SERS技术还有很多不完善之处，但仍然得到了大家重视。

　　3、已经实现五组分定性、定量分析

　　传统的激光拉曼光谱技术，一般只能对单组份或三组分样品进行定性分析检测，很难进行定量检测。而目前正在大发展的便携式激光拉曼光谱仪器，由于软件算法上的突破，已经可以进行五组分定性、五组分定量分析检测。

　　4、消荧光干扰、扣背景技术有重大突破

　　荧光干扰是激光拉曼的天敌。所以消荧光干扰或扣背景技术具有及其重大的意义。在文章《拉曼光谱仪如何更好的测量高荧光样品?》一文中，详细介绍了1064nm在抑制荧光干扰方面有着独特的优势。

三、几个有关问题

　　1、科技工作者必须实事求是

　　科技工作者应该是最实事求是的人。但是很多科技工作者不是这样。例如：目前国产的许多便携式激光拉曼仪器(包括其它各类常规型、普及型、基础型的仪器)不但不比进口的差，相反，在主要性能指标(如S/N、分辨率等等)上、在实用性上、在性价比上都优于同类进口仪器，都能满足使用要求。但是，有些领导和科技工作者就是要说“进口仪器总比国产的好”。就是要花大价钱去买进口仪器，这样的例子举不胜举。这就是不学习、不调查、闭着眼睛说瞎话、不实事求是的表现。

　　2、应该大胆使用能满足要求的国产光谱仪器

　　今天我国的常规、基础分析仪器很多都不比同类进口仪器差，已经完全可以与国外抗衡(指标优于、相当、不够)。特别是便携式激光拉曼光谱仪器，我们国家目前有很多家在生产。虽说仪器的水平、质量等各有千秋，但是，要看到“抗衡”这个问题。我们千万不要迷信进口仪器。
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