激光共聚焦显微拉曼光谱仪校准程序

作为一种常规光谱测量技术,拉曼光谱仪应用广泛并具有特定的校准方法。主要面向激光共聚焦显微拉曼光谱仪,概括介绍了激光共聚焦显微拉曼光谱仪的测量原理、结构及主要组成部分,重点介绍了激光共聚焦显微拉曼光谱仪的校准项目和校准过程,重点是分光计(摄谱仪)校准和激光器激发波长校准。在传统校准方法的基础上提出了一种更准确、新的获得实际激发波长的方法,即在Δν=0处校准的方法。根据此新的激发波长校准方法测量单质硫的拉曼频移,并将硫的拉曼频移值与美国材料与试验协会(ASTM)值比较。结果表明此校准步骤正确,从而进一步提出了一种更为合理的激光共聚焦显微拉曼光谱仪的校准程序。

激光显微共聚焦拉曼光谱仪对红色墨迹的研究

目的利用激光显微共聚焦拉曼光谱仪对文书中常见的红色墨迹材料进行表征,研究该方法对红色墨迹材料的区分能力。方法在785nm激发波长,50倍物镜条件下,对49种红色印文,以及9种彩色喷墨打印和13种彩色激光打印的红色墨迹材料进行拉曼光谱表征。结果通过对71种墨迹样品的谱图进行分析,可以发现,红色印文墨迹、喷墨打印红色墨迹及激光打印红色墨迹的拉曼光谱间均存在差异,同时,拉曼光谱可将这三种墨迹材料分别进一步区分。结论显微共聚焦激光拉曼光谱可对红色墨迹材料进行有效表征和区分。这一方法可对红色印文墨迹进行识别,并且可实现对伪造印文文件的鉴别。

激光共聚焦拉曼光谱法检测潜在指纹上的太安

采用激光共聚焦拉曼光谱法检测潜在指纹上太安(PETN)颗粒。用手指蘸取PETN炸药粉末后在铝箔胶带表面按压,对指纹表面进行喷碳处理后,在激光共聚焦拉曼光谱仪上在白光条件下以10倍物镜采集指纹,再在激光条件下以50倍长焦物镜对指纹上4.0mm×4.0mm的区域进行成像,根据PETN的特征拉曼散射峰得到PETN颗粒在指纹上的分布信息。通过液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)对试验结果的准确性进行了确认。

Witec alpha 300M+激光共聚焦显微拉曼光谱仪使用与维护初探

激光共聚焦显微拉曼光谱仪是材料表征的一种重要工具,是从事拉曼光谱研究相关工作者的必备仪器。以Witec alpha 300M+激光共聚焦显微拉曼光谱仪为例,本文针对仪器的工作原理及硬件配置进行了研究,总结了对应的校准与调试方法及保养与维护经验。

白云鄂博碳酸岩脉的显微共聚焦激光拉曼光谱分析

白云鄂博矿区发育的脉状稀土碳酸岩,由于其结晶迅速,矿物颗粒细微,其中的微小矿物的鉴定一直是一个难题。应用显微共聚焦激光拉曼光谱仪则能较好地解决这一问题。研究表明,白云鄂博地区存在富稀土白云质岩浆碳酸岩脉,早期阶段形成碱性长石和铁白云石,无稀土矿化;铁白云石常常出溶铁质而自身则形成方解石。霓石和方解石形成略晚,常常与氟碳铈矿等稀土矿物共生,出现强烈的稀土矿化;而无解理的方解石则形成于更晚的岩浆期后热液阶段,发育大量的流体包裹体,并出现强烈的铌、稀土矿化。铌铁矿分布在氟碳铈矿中和赤铁矿边缘,为热液交代作用的产物。早期结晶的矿物如碱性长石、铁白云石稀土矿化弱,岩浆晚期分异出大量的流体相,稀土元素和Sr等进入岩浆热液中,并在热液结晶矿物中富集,甚至在非平衡结晶的石英中产生强烈的稀土矿化。结合岩相学显微观察,显微拉曼探针很好的揭示了这一地质过程。同时为白云鄂博矿床铌、稀土矿化的热液交代成因提供了依据。

激光共聚焦拉曼光谱技术在烟火药检验中的应用

目的建立微量烟火药的无损检验方法。方法利用激光共聚焦拉曼光谱技术对烟火药进行检验。结果烟火药的不同组分具有不同的拉曼特征散射峰。结论利用激光共聚焦拉曼光谱技术可以对烟火药中的不同组分进行检验,通过成像技术可得到不同组分的分布信息,该方法具有检验灵敏度高、无需样品制备、无损检材等优点。

显微共聚焦激光拉曼光谱技术鉴别假币上的光变油墨

目的尝试利用显微共聚焦激光拉曼光谱技术鉴别假币上的仿冒光变油墨。方法收集77张不同假币制造窝点不同印刷版型的假币,建立最佳实验条件,将所得谱图进行小波变换降噪、非对称最小二乘法基线扣除、数据归一化等一系列预处理,提取出每张假币上光变油墨所包含的拉曼位移峰信息。结果拉曼谱图中拉曼位移峰与色料成分有关,由此可将假币上的仿光变油墨分为三类:一类检出酞菁铜颜料,一类检出酞菁铜和钛菁绿两种颜料,一类则未检出拉曼位移峰。由于假币纸张选用的不同,造成拉曼谱图中部分拉曼位移及荧光背底的差异,故如果结合纸张影响,可将第一类假币票样分为五大类。结论显微共聚焦激光拉曼光谱技术不但可以通过拉曼位移的不同鉴别假币,且可根据拉曼位移及强度进一步推断造假手段的差异,为假币溯源提供依据。

DXR型与HR800型共聚焦显微拉曼光谱仪的比较

通过硬件和软件两方面对DXR激光显微拉曼光谱仪与HR800共聚焦显微拉曼光谱仪进行了比较.硬件上DXR多采用模块化、自动化和智能化设计,而HR800采用整体化和手动化设计,但分辨率和灵敏度较高.软件上DXR除了自动控制硬件和处理数据外,还具有庞大的谱图数据库,而HR800则少了一些自动控制功能,自带数据库谱图较少.因此,DXR适用于分析实验室,而HR800更适合于科研型机构.

基于主成分分析和K-means的便利贴显微共聚焦激光拉曼光谱分类

显微共聚焦激光拉曼光谱法与机器学习结合,建立便利贴物证识别分类模型,为基层民警开展侦查工作提供帮助。以36个不同产地、不同生产厂家的便利贴样品为研究对象,利用显微共聚焦激光拉曼光谱法获取便利贴样品拉曼光谱数据,并对拉曼光谱数据进行基线校正、曲线平滑、标准化预处理。利用主成分分析法对36个便利贴样品预处理后的拉曼光谱数据降维,提取了3个特征值大于等于1且累计贡献率85%以上的主成分,3个主成分解释了样品拉曼光谱数据大部分信息。利用K-means无监督聚类算法,指定K值范围,并计算对应聚类系数,确定36个便利贴样品最佳聚类数为6类。利用判别分析验证基于主成分分析和K-means的样品分类模型的适用性和准确性,经验证,样品分类模型原始分类正确率和交叉验证分类正确率分别为100%和97.22%。实验结果表明,显微共聚焦激光拉曼光谱法结合主成分分析和K-means可以实现便利贴分类模型构建,且分类结果可靠。

应用共聚焦显微拉曼光谱仪检测铁皮石斛不同部位多糖含量初探

美国Thermo Scientificic公司的DXR激光共聚焦显微拉曼光谱仪,结合了拉曼光谱分析技术与显微镜分析技术,不仅具有常规拉曼光谱非破坏性、检测时间短、样品需求量小、样品制备简单等优点,辅以高倍光学显微镜,还具有微观、原位、多相态、稳定性好、空间分辨率高等优点。本研究旨在探索应用共聚焦显微拉曼光谱技术测定铁皮石斛的根、茎、叶和花的多糖含量,在提高多糖含量测定效率的同时,将共聚焦纤维拉曼光谱技术应用到中药有效成分检测方面,为相关研究提供新的技术方法。

共聚焦拉曼测量中激光焦点在球形液滴中的穿透深度

针对在共聚焦拉曼测量中激光在球形液滴中的聚焦问题建立理论模型,推导出激光焦点在球形液滴中的穿透深度公式,将激光焦点在球形液滴中的实际穿透深度和拉曼平台的垂直移动距离关联起来.研究表明,平台移动距离和激光焦点移动距离是非线性的,激光焦点分别聚焦于液滴上表面和球心处时,激光焦点的移动距离等于平台移动距离,而当激光焦点在液滴上表面和液滴球心之间时,激光焦点的移动距离大于平台移动距离.并利用此结论初步获得MgSO4球形液滴胶态结构的空间分布信息.发现MgSO4液滴在低湿度下形成的胶态结构是具有一定厚度的壳状结构,且其厚度与液滴所处环境的相对湿度有关.

共聚焦拉曼光谱在贻贝介壳探测中的应用

贻贝是广泛分布于全球水域的物种,从近海海域到深海热液、冷泉等极端环境。贻贝分泌碳酸钙矿物形成介壳保护软体组织,介壳是一种天然纳米复合材料,具有优异的力学性能,在生物材料、组织工程以及仿生学等方面具有很好的应用前景,已经成为国内外研究热点之一。拉曼光谱是一种非破坏、非接触及多组分同时测试的检测技术,可以提供矿物成分信息。利用共聚焦显微激光拉曼技术对不同环境下(台西南冷泉繁茂区、Desmos热液区、实验室养殖及大连近海海域)生长的贻贝介壳进行检测,得到四种环境中生存的贻贝介壳珍珠层的拉曼光谱和介壳横截面局部区域的线扫趋势图及二维拉曼成像图。基于实验结果得到以下结论,四种环境中生存的贻贝介壳的棱柱层和珍珠层矿物为碳酸钙,其中棱柱层矿物组成均为方解石,拉曼测试方解石特征峰位于711和281 cm^-1附近,而介壳珍珠层虽然主要为碳酸钙,但不同环境下生长的贻贝珍珠层的矿物组成存在一定差别:大连近海贻贝珍珠层矿物为文石,拉曼测试文石特征峰位于706和206 cm^-1附近,结晶程度差。热液区生长以及实验室养殖贻贝珍珠层矿物也为文石,特征峰位于706和206 cm^-1附近,但结晶程度相对较好。台西南冷泉繁茂区贻贝珍珠层主要为文石(706和206 cm^-1),并含少量方解石,拉曼测试方解石特征峰位于711和281 cm^-1附近。通过对比四种环境中贻贝介壳的矿物组分以及相对分布,结合生存环境的差异,认为介壳矿物组成差异是贻贝应对深海冷泉、热液不同理化环境的一种环境适应机制。测试结果表明贻贝生长环境压力对珍珠层矿物组成有较大影响。研究表明共聚焦显微拉曼光谱是一种快速、高效的用于研究不同环境下生存的贻贝的介壳矿物组成的技术手段。这为研究深海贻贝生命过程与适应机制提供了重要的参考资料。

显微共聚焦激光拉曼光谱结合PCA-HCA-LDA对便签纸的识别分类

建立便签纸物证快速、准确的识别分类模型,为基层公安获取线索提供数据和理论依据。利用显微共聚焦激光拉曼光谱法(LCM-Raman)检验44个便签纸样品,结合主成分分析(PCA)、系统聚类(HCA)和线性判别分析(LDA)实现便签纸样品识别分类。依据样品中无机填料的拉曼光谱特征峰的不同,对样品进行定性分析并初步分为19类。为了更加科学准确地对样品进行分类,利用主成分分析对样品拉曼光谱数据降维,并利用系统聚类结合线性判别分析确定样品最佳分类为4类。结果表明,LCM-Raman结合PCA-HCA-LDA分类模型可区分便签纸样品,分类结果科学准确。

内分泌干扰物三苯基锡的激光拉曼光谱分析

三苯基锡(TPhT)是目前已知的内分泌干扰物中唯一的两种金属化合物之一,被广泛应用于工业、农业和交通领域,其大量使用会对土壤、海洋和内陆淡水环境造成不同程度的影响。本实验采用激光共聚焦拉曼光谱采集固体TPhT的拉曼光谱信号,尝试将该方法用于TPh T检测,探索该方法的可行性,并进行检测参数的优化选择。将拉曼光谱分析检测方法与TPhR的物性研究相结合,根据TPhT分子中不同官能团振动模式的不同,将拉曼谱图分为高、中、低3个波数区(1 500~3 200,900~1 500和100~900 cm^(-1))进行拉曼谱峰的归属与分析,得到了TPhT的特征振动模式和拉曼特征峰,并建立一套TPhT的标准拉曼图谱库,光谱范围在100~3 200 cm^(-1)之间。结果表明,当激光功率选择为衰减到原激光功率(500 mW)的0.5%、曝光10 s、累积2次时,得到的拉曼谱图信噪比高且检测时间短。在212,332,657,997和1 577 cm^(-1)处出现的信号强度较高的拉曼峰,可作为固体TPhT拉曼检测的特征峰,657和997 cm^(-1)处拉曼特征峰的同时出现即可认为复杂的环境样品中存在TPhT。实验结果给出了辨别TPhT存在的标志,这些结果将为拉曼光谱用于实际环境样品中TPhT的残留检测提供理论依据和数据基础。

铁含量对白云石拉曼光谱特征的影响

白云石中Fe含量分析是研究白云石(岩)成因的重要手段,研究白云石中Fe含量与拉曼光谱之间的关系能够提供一种利用拉曼光谱原位测定白云石中Fe含量的潜在方法。本次研究应用显微共聚焦激光拉曼光谱仪对不同Fe含量的白云石进行了拉曼光谱分析,并对其拉曼光谱变化特征进行了研究。研究结果表明,相较于白云石,铁白云石各个拉曼特征峰均向低频方向偏移。白云石的拉曼特征峰位移与Fe含量呈明显的线性关系,随着Fe含量增加,白云石的各个拉曼特征峰位移均减小。相较于[CO3]^(2−)基团内部振动特征峰(v_(1)、v_(3)和v_(4)峰),两个晶格振动特征峰(T峰和L峰)随Fe含量变化的偏移更为明显。研究认为,由于Fe^(2+)的离子半径大于Mg^(2+),当Fe^(2+)替代白云石晶格中的Mg^(2+)后,晶格中金属-氧键平均键长变长、平均键能变弱,从而改变了金属-氧键和C-O键拉曼活性振动,致使拉曼特征峰向低频方向偏移。本次研究初步建立了基于拉曼光谱中L峰和v1峰的峰间距测定白云石中Fe含量的方法,与传统方法相比,该方法对样品要求较低,能够进行非破坏性测试。

拉曼光谱检验烟用内衬纸的研究

利用显微共聚焦激光拉曼光谱仪,分析33个烟用内衬纸样品,实现了对不同品牌烟用内衬纸的区分。结果:根据拉曼光谱图中出峰位置的不同,结合S P S S统计分析软件,可以将烟用内衬纸进行区分。同时分析了香烟品牌与烟用内衬纸的相关性。结论:该方法操作简单、重现性好,且对检材破坏性小,为烟用内衬纸检验提供了一种有效的手段。

基于拉曼光谱对人舌鳞癌动物模型的建立与检测

建立人舌鳞癌细胞体外癌变模型,采用激光共焦显微拉曼光谱仪对其进行检测,从分子层面对其进行分析.通过培养CAL-27细胞,然后注射在裸鼠皮下成瘤,采用激光共焦显微拉曼光谱仪和苏木精-伊红(HE)染色法观察其癌变的情况.结果表明,正常皮肤组织的切片清晰可见,其细胞层次清晰、整齐,但是肿瘤组织发现上皮异常增生,细胞多形性,结构层次非常不清楚;采用共焦显微拉曼光谱技术,结合主成分分析法和线性判别技术对健康裸鼠和人舌鳞癌细胞体外癌变组织进行分类,其得到诊断灵敏度为98.3%,特异性为95.0%,诊断正确率为96.7%.该方法可以很好地对该动物模型进行在体的检测.

利用拉曼光谱对Ⅲ、Ⅳ级脑胶质瘤诊断和分级的研究

激光拉曼光谱是一种可以作为诊断组织分子结构的物理探针,具有辅助诊断良恶性肿瘤和判断预后的作用。本研究探索应用激光共聚焦拉曼光谱对脑胶质瘤进行快速诊断与分级,辅助用于术中及术后胶质瘤诊断与鉴别诊断。本研究使用Renishaw InVia激光共聚焦拉曼光谱仪,采用514 nm激发光源,测量新鲜Ⅲ、Ⅳ级人脑胶质瘤组织及正常人脑组织样本共计14例。结果显示:采用绝对峰位移比较、特征峰位移比值、聚类分析等方法分析激光共聚焦拉曼光谱检测数据,证实正常脑组织与脑胶质瘤组织在1664、2852、2882和2930 cm^(-1)处表现出明显的拉曼位移差异;Ⅲ级、Ⅳ级脑胶质瘤组织之间亦在1235、1260、1311、1360、1583、1660、3160和3300 cm^(-1)处表现出明显的拉曼绝对位移差异,并在I1660/I1583、I1311/I1360、I1235/I1360等处表现出显著的、具有诊断意义的相对位移差异。综上,利用激光共聚焦拉曼光谱能区分脑胶质瘤与正常脑组织,鉴别诊断Ⅲ、Ⅳ级脑胶质瘤分级准确率可达86%。因此,激光共聚焦拉曼光谱是一种可行、准确的对脑胶质瘤进行诊断与分级的辅助手段。

提高深度剖析拉曼光谱的纵向分辨能力

使用适当近似从理论上给出了共焦显微拉曼光谱仪的纵向仪器响应函数 .针对相对薄 (几个 μm)的样品 (诸如半导体薄膜材料 )给出了一个简化的卷积模型 .利用共焦显微拉曼光谱的深度剖析方法 ,研究了激光晶化后的非晶硅薄膜 ,并利用反卷积算法 ,提高了对薄膜纵向结构的分辨能力 ,发现了激光晶化产生的纳米微晶硅仅位于薄膜中间 .

二甲基亚砜对离体猪皮肤组织的拉曼光谱的影响

拉曼光谱技术作为鉴定生物分子种类最有力的分析工具之一,具有快速、简单、无损、准确等优点。目前,拉曼光谱已被国内外学者广泛开展了在人体组织的应用研究,但由于生物组织具有高散射性,因此限制了拉曼光谱对其的检测深度。本文主要采用光透明剂——二甲基亚砜对组织拉曼光谱的影响进行研究,对离体猪皮组织的不同深度(100μm,200μm,300μm,400μm)拉曼光谱强度随处理前、后不同时间(0 min,10 min,20 min,30 min,60 min)的变化进行对比。结果发现,不管是经二甲基亚砜处理前还是后,都出现随着距猪皮组织表面的深度加深,其拉曼光谱强度都不断减少;同时发现各层猪皮组织随着处理后时间的加长,其特征峰的强度不断加强,信噪比逐渐提高,在处理后的60 min效果最好;而且出现了在经二甲亚砜处理前看不见的峰(1126 cm-1和1 426 cm-1)。结果表明:5%DMSO对组织的处理能增强其拉曼光谱的强度,同时也能使拉曼光谱仪的信噪比提高,并且使组织谱图中特征峰也得到相应的增加。