天美讲堂丨拉曼光谱中的快速成像是如何实现的？

2023-07-26 19:42:23, 天美天美仪拓实验室设备（上海）有限公司

Ramacle^®中的快速成像使用户能够通过更有效的载物台移动以显着减少采集时间来获取拉曼图。

标准成像

在拉曼成像中，将样品放置在显微镜下的电动载物台上，用户定义要成像的区域以及测试点的数量，即成像分辨率。在标准成像过程中，载物台将在每个测试点停止，激光直接照射到样品上，并获取其拉曼光谱（图 1）。在每个点获取拉曼光谱的时间长度称为曝光时间，这根据样品的不同，从几毫秒到几秒不等。

图1 标准成像

在标准载物台移动方法中，当载物台从一个点移动到另一个点时，需要花费时间来加速和减速载物台。曝光时间越短，这个阶段的移动时间对成像的总采集时间越重要。因此，标准成像方法最适合具有弱拉曼响应的样品，这些样品需要 >0.5 秒的长曝光时间，其中成像的总采集时间由曝光时间决定而不是载物台的移动。

当成像样品具有强拉曼或光致发光响应时，通常使用 <0.5 秒的较短曝光时间。标准的载物台移动方法仍会产生高质量的拉曼图，但载物台移动时间将开始显着增加总成像图的获取时间。在这种情况下，由于载物台的移动时间，理论上可能需要 15 分钟的成像图将需要1个多小时。

快速成像

对此的解决方案是 Ramacle® 的快速成像功能，其中载物台在成像过程中不断移动样品。使用快速成像，额外的载物台移动时间被消除，总采集时间可以显着减少。快速成像最适合用于具有强拉曼或光致发光响应、采用短曝光时间测试的样品。

图2 快速成像

成像对比

在相同的拉曼测试条件下，使用标准成像和快速成像功能对 MoS₂ 进行拉曼成像。使用标准成像的总采集时间为 16 分钟，而使用快速成像将其缩短为 4 分钟。

图3 相同样品标准成像（左）和快速成像（右）的对比

尽管使用快速成像获得成像图的速度提高了 4 倍，但成像质量并没有降低（图 4）。两种成像方法的 MoS₂ 成像图具有可比性，揭示了相同的样品信息。拉曼成像用于 MoS₂样品，通过其 E_2g 和 A_1g 波段的强度显示单层和多层区域。较高强度的区域代表多层MoS₂。

图4 MoS₂的标准成像图（左）和快速成像图（右）

快速成像的另一个优点是它利用载物台和 CCD 相机之间的快速通信，可以让用户设置更短的曝光时间。由于 MoS₂样品具有很强的拉曼响应，因此曝光时间可以降低到 0.01 秒，从而将总成像图采集时间缩短到 1.5 分钟。较短的曝光时间会降低拉曼信号，但对于强拉曼活性样品，如 MoS₂，这些较短的曝光时间仍然提供足够的信息来获得高度详细的拉曼图（图 5）。