拉曼影像可以顯示樣品中不同化學和結構物質種類的分佈。 瞭解如何採集和分析拉曼影像。
拉曼影像顯示樣品中光譜資訊的空間分佈。 我們使用顯微拉曼光譜儀從樣品上或樣品內的一個點陣列中採集光譜資訊。 拉曼成像科技能够輕鬆揭示物質在一維線條輪廓、二維表面區域或三維立體體積中的化學和結構特性變化。
拉曼影像能告訴您什麼
利用拉曼影像中每個像元的光譜資訊，我們可以確定：
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是否存在某種物質或物質種類
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是否存在未知物質
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物質或物質種類的分佈
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任何顆粒或區域的尺寸
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物質或物質種類的相對含量
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物質的結構變化，例如結晶度或應力狀態
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層狀物質的厚度和組成，例如聚合物疊層（厚度從微米到毫米）
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洗衣粉的白光影像和拉曼影像。 拉曼影像能够顯示具有不同化學性質的區域，而這些區域在白光影像中不可見。
拉曼成像的定性和定量分析
偽彩色拉曼影像可有效突出顯示樣品內的化學和結構特性分佈。 影像的亮度、對比度和顏色有助於展示物質成分。 通過疊放多個拉曼影像，可以同時顯示多種物質種類或内容的分布情况。
我們如何採集拉曼影像？
我們使用顯微拉曼光譜儀，從樣品的每個位置採集拉曼光譜。 然後，將所有拉曼光譜保存在一個稱為光譜超立方體的資料檔案中。 最後，分析該光譜超立方體以生成拉曼影像。
下麵是幾種拉曼成像方法，例如：
點聚焦
顯微拉曼光譜儀將雷射聚焦到樣品上的一個點。 我們將樣品放置在自動樣品臺上，該樣品臺在雷射下移動樣品。 光譜儀從樣品上的一個點陣列中採集光譜。
比點聚焦成像更快的掃描模式為成像科技。 採用StreamHR Rapide科技進行拉曼成像，每秒可採集超過1000個光譜點。
優化採樣和過疏採樣
線聚焦
雷射照射樣品上的一條線，而不是一個點。 利用這個方法，您可以從樣品上的多個位置同時採集光譜，在節省時間的同時，還可以使用更高的總雷射功率，而不會損傷樣品。 成像科技以一種精密、新式的管道實現了這一設想。 通過線聚焦成像，雷射照射樣品上的一條垂直線而不是一個點。
在成像時，考慮過疏採樣的潜在不利影響非常重要。 如果雷射點或雷射線小於採集點之間的間距，則會發生過疏採樣。 通過使用StreamLine科技與Slalom模式，解决了這一問題。
StreamLine科技可實現快速平穩的拉曼成像
系統沿y軸掃描樣品上的雷射線。 CCD探測器同時從樣品上的多個點採集數據。
x軸的步長等於雷射線的寬度。 這種方法可以完全覆蓋採樣區域，但是速度不是最快。
無Slalom模式的過疏採樣
x軸的步長大於雷射線的寬度。 雷射線不在像元之間掃描，囙此光譜儀不會分析樣品的某些區域。 在此例中，系統僅從樣品的大約20%區域中採集數據。
Streamline科技結合Slalom模式，可實現快速、完整覆蓋採樣區域
雷射線以“之”字形移動，可掃描像元之間的樣品區域。 這使得x軸的步長大於雷射線的寬度。
採用這種方法，光譜儀以最快速度從樣品的100%區域中採集數據。
如何分析拉曼影像？
我們可以分析在成像實驗中獲取的拉曼光譜，以生成一維線條輪廓、二維表面影像或三維立體渲染圖。 拉曼影像可以顯示簡單的單變數譜帶參數，例如拉曼譜帶的强度。 您也可以對光譜超立方體中的整個拉曼光譜進行完整的多變數分析。
軟件中包括許多適用於拉曼成像的資料分析選項：
光譜中某一頻率的强度
這些影像的生成速度快，但可能具有誤導性，因為不可能區分由所關注的拉曼譜帶產生的信號強度和與寬螢光背底相關的信號強度。
曲線擬合參數
針對拉曼影像中的每個光譜，您可以擬合出每個拉曼譜帶的理論曲線。 您可以計算拉曼譜帶參數，例如拉曼頻移、譜帶寬度或相對强度。 拉曼影像通常顯示譜帶中拉曼頻移的變化，這可以訓示局部應力。 還可以顯示拉曼譜帶寬度的變化，而這可以訓示不同的結晶度。
多變數參數
多變數分析的功能强大，因為它使用整個光譜的資訊，而不僅僅是一個拉曼譜帶參數（例如，某一頻率的强度或一個曲線擬合譜帶）。 這種方法通常可生成質量更高的拉曼影像，具有更高的化學特异性。
如果您有樣品中的化學成分的參攷光譜，那麼您可以輕鬆創建拉曼影像顯示各個成分的分布情况。 在這種情況下，您可以使用成分分析方法，例如直接經典最小二乘法（DCLS）或非負最小二乘法（NNLS）。 您可以使用這些成分分析方法得出濃度估算值。
如果沒有參攷光譜，您可以使用非監督式化學計量方法創建拉曼影像。 其中包括聚類分析、主成分分析（PCA）或軟件的功能。 我們可以在不知道樣品成分的情况下使用這些化學計量方法。 這些方法可以分析拉曼光譜之間的系統方差，以預測光譜成分。 然後拉曼影像可顯示樣品中光譜成分的分佈。
我們通常使用聚類分析和PCA來分析生物組織和細胞的拉曼影像。 這些强大的化學計量方法可以檢測通常不含純生化物質的生物樣品中的結構。
EmptyModelling功能是一種簡單易用的多元曲線分辨—交替最小二乘法（MCR-ALS）分析工具。 這種方法可以創建樣品的拉曼影像，從而識別純成分中的未知區域。 這對於電晶體晶圓或藥物製劑等樣品非常重要。
這些高級資料分析功能都包含在WiRE軟件的化學計量功能包中。 您可以直接使用這些方法，無需進行任何程式設計。
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