斯托克斯拉曼散射(CARS)显微镜。人们希望CRS显微镜技术能够扩展到生物成像的其他领域,并且该技术能够作为生物研究的常规工具占有一席之地。尽管令人印象深刻的研究表明,CRS可以映射脂类以外的各种生物化学化合物,但该方法并没有轻易摆脱其作为一种研究方法的声誉快速成像工具。由于许多仪器只存在于大型光学开发实验室中,因此缺乏广泛的应用。完整设备的高成本、复杂性和有限的供应商基础无疑导致了CRS的使用规模过小,但人们对技术开发的强烈关注也超过了应用。也许很能说明问题的是,奥林巴斯在首次推出CRS显微镜几年后就放弃了生产。在寻找下一波成功的过程中,对CRS成像的局限性进行一定的反思是不可避免的。常见的 ...
上反射或反向散射的光子,而检测电子装置则计算从目标上发射光子之间的时间。考虑到电磁波在空气中的速度约为3×108米/秒,3纳秒脉冲可实现的线性空间分辨率(r)的数量级如下:图1.TOF测量将激光器配置在 "低抖动 "模式下,我们可以将3ns脉冲宽度的激光器的Tj降低到±200ps或更低。因此,误差可以减少五倍,达到3厘米。下图的示波器截图显示了Bright Solutions 2.7ns长的抖动测量的示例——低抖动(Low-Jitter)的机载LiDAR照明器的抖动测量。蓝色的曲线是触发IN信号,而绿色的曲线是快速光电二极管检测到的激光脉冲。Q开关激光脉冲相对于触发输入信号 ...
:非线性拉曼散射技术,如受激拉曼散射(SRS)和相干反斯托克斯拉曼散射(CARS),以及表面增强拉曼散射(SERS)。图1在拉曼散射的非线性模式中,使用多个激光刺激特定的振动跃迁,从而增加信号的强度。简单地说,在SRS中,样品用自发拉曼中的“泵浦”激光照射,并结合较低频率的“斯托克斯”激光。斯托克斯激光器频率的选择使两种激光器之间的能量差(∆v)与特定振动跃迁的能量差相似,从而增强了该跃迁的发生,并增加了其信号(图1)。对于每个泵浦和斯托克斯频率组合,可以获得单个振动峰值的窄带测量。通过锁定其中一个激光器的频率并改变另一个激光器的频率,可以获得宽带或高光谱测量,因此可以扫描和检测振动跃迁的整个 ...
许减少包含弱散射体的物体的采集时间。在线扫描拉曼成像仪中,光谱仪入口狭缝常被用作共聚焦操作的空间滤波器。然而,由狭缝提供的截面强度不如由更常见的针孔提供的截面强度。对目标的点扩散函数沿狭缝方向逐像素反卷积,可以得到较强的分割效果。宽视场照明和成像检测窄带滤波器可用于拉曼成像。第①个成功的现代仪器采用了干涉滤波器,它可以倾斜以改变通带。随后,声光可调谐滤波器(AOTF)和液晶可调谐滤波器(LCTF)被引入到拉曼成像中,并提供了电子可调谐性。可调滤波器方法已被证明是测量隔离波段较有用的方法。如果只需要几个帧来定义波段,拉曼成像可以相当快。当有许多重叠波段或非线性背景时,许多图像必须以不同的拉曼位移 ...
埃和悬浮物的散射等。而AM 1.5G则是指地球表面的标准光谱,即太阳入射光线与地面法线间的夹角为48.2°时,是指典型晴天时太阳光照射到一般地面的情况,G即是Global的缩写。为了便于对在不同时间和地点测量的太阳能转换效率进行比较,将AM 1.5G定义为太阳能转换系统标准测试的参考光谱,并规定AM 1.5G辐照度为100 kW/m2,常用于太阳能电池和组件效率测试。除了辐照度会衰减,在穿过大气层的过程中光谱分布也会发生变化,如下图所示,水蒸气、氧气、二氧化碳等都对不同波长有所吸收。人工光源对于光伏器件制造中的性能验证以及新型光伏材料开发中的光导率和量子效率等特性的表征至关重要。目前,一些传统 ...
点不同于瑞利散射,拉曼散射的信号非常微弱,在样品材料上出现的概率通常在百万分之一数量级。另外,拉曼散射强度和照明波长的四次方成反比,所以随着波长变长,拉曼信号迅速减弱。其次,探测灵敏度也和波长范围有关。无制冷硅基CCD器件的量子效率在800 nm后急剧下降。长波长可使用铟镓砷(InGaAs)阵列器件,不过噪声更大,灵敏度更低,大约仅为硅探测器的十分之一,成本也更高。空间分辨率也是考虑因素,因为成像分辨率受照明波长影响,衍射极限光斑约等于0.3λ。图1.硅与铟镓砷基底CCD探测器灵敏度曲线由于上述原因,拉曼应用选用的激光波长范围通常在近红外及其以下。拉曼信号强度、探测灵敏度和光谱分辨率都与波长有 ...
以不同的频率散射,使分子处于不同的最终能量状态。能量守恒意味着散射光可以处于较长的波长或较短的波长,这取决于样品处于较高的激发态还是较低的激发态。这被称为拉曼效应。尽管直接吸收需要红外频率来改变振动状态,但在拉曼中,信号相对于原始光源的位移量与振动能量状态的变化相对应。如果激发光源是单色的,拉曼散射信号可以被分散,在称为化学指纹区的频带中显示出尖锐振动峰的频谱。与FTIR相比,拉曼的优势在于它可以使用可见光或近红外光进行,可以通过玻璃窗、显微镜光学和使用标准的硅ccd探测器进行非接触式采样。然而,拉曼散射是二阶效应,相对较弱,因此需要激光源提供可测量的信号强度。与此同时,被样品和系统光学散射的 ...
式下的非弹性散射的光学光谱技术,常用于表征薄膜和原子层材料拉曼光谱在物理化学中用于指纹材料,探测结构和结晶度,非接触式温度测量,和热能传输的表征,以及许多其他应用。虽然每种拉曼活性材料的拉曼特征都是唯一的,但拉曼信号的强度取决于采样体积(激发光与材料相互作用的体积)和仪器参数,如激发激光频率和强度、探测器效率和增益以及测量积分时间。如果这些实验参数在测量之间保持一致,来自薄膜样品的拉曼信号的强度可能被用作薄膜厚度的测量。在一定的薄膜厚度下,测量的拉曼强度增强并且已被证明是由于在薄膜界面上的多次反射的入射光以及拉曼散射光的干涉。这种干涉增强拉曼散射(IERS)现象被用于最大化拉曼信号,这些信号来 ...
法拉曼波段由散射强度构成,散射强度是由可极化分子键(地面真相)的拉曼散射引起的波长位移的函数,这些散射强度被叠加以产生以矢量s表示的固有拉曼光谱。因此,用矢量m表示的测量光谱被测量仪器点扩展函数(IPSF)模糊化,该函数增加了拉曼波段的重叠和峰值参数失真。给定额外的测量噪声,用向量n表示,这些关系可以表示为:其中*表示卷积算子,ipsf是向量形式的ipsf。对于扫描光谱,当主要受光学元件影响时,ipsf趋于高斯分布;当主要受狭缝效应影响时,ipsf趋于三角形分布。由于这些影响,对于不同类型分子的复杂混合物,将拉曼波段分配到正确的原始分子类型并确定正确的波段参数值可能很困难。生物细胞和组织样品的 ...
弱信号和瑞利散射的限制。在这些技术中,拉曼光谱适合用于遥感探测爆炸物。每种炸药分子都有其独特的拉曼光谱特征。根据这些独特的特性,可以发展对峙拉曼光谱技术,利用拉曼数据库对爆炸物进行识别。常用炸药有TNT, HMX, PETN, RDX, AN, TA TB等,但需要注意的是,同一爆炸物在不同探测系统、校准方法、系统误差或数据处理算法之间的拉曼频移是不同的。隔离拉曼光谱较早应用于炸药的探测,它还广泛应用于文物探测、矿产勘查、行星表面物质勘查等领域。隔离拉曼系统由受激激光器、发射和收集路径、光谱仪、ICCD(强化电荷耦合装置)和控制系统组成。激光照射爆炸材料,受激拉曼散射光通过采集光路进入探测器, ...
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