多聚焦共聚焦拉曼光譜儀的優(yōu)點(diǎn)

　　由于拉曼散射過(guò)程固有的低效率，拉曼顯微鏡的一個(gè)主要技術(shù)限制是信號(hào)采集時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。例如，使用自發(fā)拉曼微光譜對(duì)生物標(biāo)本進(jìn)行化學(xué)分析或成像需要幾十秒或幾分鐘的時(shí)間。表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)、相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)和受激拉曼散射(SRS)被開發(fā)用來(lái)增強(qiáng)拉曼散射信號(hào)，以提高拉曼分析或成像的速度。
 

　　然而，在SERS中使用金屬納米顆粒對(duì)生物應(yīng)用造成了一些缺點(diǎn)，CARS或SRS通常局限于查詢一個(gè)振動(dòng)模式，而不是同時(shí)測(cè)量標(biāo)本的全拉曼光譜。在不使用外源標(biāo)記或納米顆粒的情況下獲得完整的光譜(例如400-2000 cm-1)可以更好地了解樣品中的化學(xué)成分和分子結(jié)構(gòu)。為了提高自發(fā)拉曼光譜的分析通量或成像速度，人們也做出了努力。線掃描拉曼成像系統(tǒng)使用激光線照明代替單一激光焦點(diǎn)，與傳統(tǒng)的逐點(diǎn)掃描技術(shù)相比，成像速度更快。然而，線掃描技術(shù)的成像速度的提高是有代價(jià)的；沿激光線方向的空間分辨率降低。近年來(lái)，多聚焦共聚焦拉曼光譜儀通過(guò)在樣品平面上產(chǎn)生多個(gè)激光聚焦，同時(shí)獲取所有激光聚焦點(diǎn)的所有拉曼光譜，實(shí)現(xiàn)了并行拉曼采集。多聚焦共聚焦拉曼光譜儀已被證明不僅能提高成像速度，還能保持最佳(衍射受限)的空間分辨率。
 

　　在多聚焦共聚焦拉曼光譜儀中，一束激光通常會(huì)產(chǎn)生多個(gè)激光聚焦。作為一種分時(shí)技術(shù)，一般采用振鏡作為快速掃描儀，對(duì)單個(gè)激光聚焦進(jìn)行快速掃描，形成分時(shí)多聚焦。另一種技術(shù)使用空間光調(diào)制器(SLM)或微透鏡陣列從一束激光產(chǎn)生多個(gè)激光焦點(diǎn)，這被認(rèn)為是一種空間多路復(fù)用技術(shù)。多聚焦共聚焦拉曼光譜儀的重要組成部分是對(duì)來(lái)自多個(gè)激光聚焦的所有拉曼光譜的平行檢測(cè)。使用微透鏡陣列來(lái)產(chǎn)生多個(gè)激光聚焦。纖維束被用來(lái)從激光聚焦陣列中收集所有的拉曼信號(hào)，然后以線性堆疊的形式傳輸?shù)焦庾V儀的入口狹縫。采用多通道電荷耦合器件(ccd)攝像機(jī)對(duì)所有的拉曼光譜進(jìn)行了檢測(cè)。使用一對(duì)掃描鏡產(chǎn)生分時(shí)的多個(gè)激光聚焦，第三個(gè)振鏡通過(guò)光譜儀的入口狹縫將每個(gè)聚焦的拉曼信號(hào)同步投射到多通道CCD相機(jī)上。每個(gè)光譜被放置在相機(jī)的不同像素行上，以避免附近光譜通道之間的重疊和串?dāng)_。多聚焦共聚焦拉曼光譜儀在分析吞吐量或成像速度上比傳統(tǒng)的單點(diǎn)共聚焦拉曼系統(tǒng)快10倍以上。然而，這些之前的工作都是基于一維檢測(cè)技術(shù)，例如，沿CCD相機(jī)的垂直像素(沿光譜儀的入口狹縫方向)分辨無(wú)串?dāng)_的拉曼光譜。多通道CCD探測(cè)器的垂直尺寸限制了可以同時(shí)檢測(cè)的光譜數(shù)量，這最終將限制并行拉曼采集的進(jìn)一步改進(jìn)。