提高相干拉曼成像灵敏度的方法由于照射到样品表面的光功率受到样品损伤阈值的限制，提高CRS显微系统灵敏度的唯一可行方法就是增加分子响应器的有效拉曼截面。对于内源性化合物，拉曼截面是分子的固有性质，当激发波长远离电子共振时，拉曼截面基本上不会改变。然而，对于外部探针，当电子共振出现在激励束的频率附近时，拉曼截面可以显著提高。共振拉曼散射原理可应用到CRS系统的光激发中，达到相应提高分子浓度的检出限的作用。这一方法要求发色团表现出与电子共振良好耦合的振动模式。如受激拉曼散射系统(SRS)所示，当激发频率在电子跃迁附近调谐时，为荧光标记目的开发的荧光团显示高达倍的振动响应的出色增强。结果是这种荧光探针 ...

椭偏成像技术（八）椭偏成像技术的未来展望椭偏成像测量技术迄今发展仅二十几年，仍然是一个新兴的领域，有着广阔的前景和巨大的发展空间。椭偏测量具有非接触性、非破坏性、测量精度高和适于测量较薄膜层的特点, 成为了半导体业常用的薄膜测量工具。由于半导体制造业在器件关键尺寸上的测量要求越来越精确, 薄膜常用材料日益多样化, 薄膜的结构越来越复杂, 需要进一步改进椭偏仪。主要的发展趋势可以分为如下几个方面。1）光谱椭偏成像技术发展至今可以实现200-1000 nm波段的测量，在对纳米结构的测量与表征中，可能需要获得更短波段的偏振信息，从而达到更高的横向分辨率，以分析样品的特性。实现椭偏成像技术对更宽波段的 ...

椭偏成像技术（七）椭偏成像技术在生物学的应用以及数据处理随着计算机的发展，椭偏成像技术由于自身的优势与特点，结合其他测量方法，能获得更为丰富的信息，在材料科学、生物学、半导体工业等领域得到广泛的应用。在生物学方面，椭偏成像技术是研究生物分子、固体表面吸附以及生物分子之间相互作用的一种简单、高效、准确的手段。绝大多数生物单分子薄膜是非常薄且是透明的，椭偏显微成像技术适合于观测如此薄的膜层 。椭偏成像技术与CCD相机的结合，克服了机械扫描成像速度慢的问题，使得实时检测成为可能，推动了该技术与生物芯片技术的组合，能够用于研究各种生物分子特异性结合反应，并能实时观察分子间相互作用过程，从 而进行有关表 ...

椭偏成像技术（六）椭偏成像技术在材料学和半导体的应用随着计算机的发展，椭偏成像技术由于自身的 优势与特点，结合其他测量方法，能获得更为丰富的信息，在材料科学、生物学、半导体工业等领域得到广泛的应用。在材料学方面，椭偏成像主要应用于对纳米薄膜的研究。例如，成像椭偏仪的横向分辨率达到1μm，光学特性映射到石墨烯薄片上之后，椭偏成像技术就可以用来从任何衬底上确定石墨烯薄膜的形状和层数，从中提取其光学性质从而分析不同衬底对石墨烯性质的影响。下图为成像椭偏仪获得的石墨烯薄片灰度图和光学显微镜获得的石墨烯薄片的对比。成像椭偏仪获得的石墨烯薄片灰度图和光学显微镜获得的石墨烯薄片的对比。（a）不同层数的石墨烯 ...

椭偏成像技术（五）光谱椭偏成像的发展（第三部分）下图为使用日本东北大学的系统获得的硅衬底上的二氧化硅纳米薄膜的厚度分布。硅衬底上的二氧化硅薄膜厚度分布厚度刨面在1.10 mm×2.21 mm的面积上几乎是平坦的，在水平和垂直方向上的空间分辨率分别为 1.58μm 和4 62μm。该系统与光谱椭偏之间的平均厚度差小于3nm，尽管包含大量的数据点，测量结果与标准值的偏差小于2.5nm。通过与磁光调制、时间相移和双反射等技术的结合，光谱椭偏技术提高了测量速度和准确性。通过与Muller矩阵的结合，光谱椭偏技术不再受光学分辨率极限的限制，提高了测量的准确性，可以获得更丰富的信息。2019年华中科技大学 ...

椭偏成像技术（四）光谱椭偏成像的发展（第二部分）相比传统光谱椭偏仪，Muller矩阵椭偏仪可以获得更丰富的信息，提供更高的灵敏度并且可以改变方位角以实现锥型衍射，可以实现纳米结构几何参数的大面积快速准确测量。该系统采用双旋转补偿器，具有宽波段测量能力，系统校准和数据处理都更加简便。该方法不仅具有传统Muller矩阵椭偏仪的优势，还拥有了显微成像技术高分辨率的优点，光谱范围达到190~1000 nm。在2016 年，华中科技大学刘世元课题组完成了国内首台高精度宽光谱Muller矩阵椭偏仪设备，其椭偏成像结构如下图所示。双旋转补偿器型 Mueller矩阵成像椭偏仪示意图光源发出的光经过消色差透镜和 ...

原位拉曼系统--实时监测半导体薄膜生长全过程在半导体工艺中，薄膜沉积是在半导体原材料硅晶圆上分阶段生长薄膜的核心工艺。它在半导体电路之间起到区分、连接和保护作用。由于其厚度非常薄，在晶圆上形成均匀地薄膜具有很高的难度。所以在化学沉积过程中，确认薄膜材料是否正常生长，以及能否产生所需的特定物性，就非常重要。为了确保薄膜沉积按照预期进行，通常将已长成的薄膜从真空化学气相沉积（CVD）腔室中取出，然后用分析仪器进行检查。它被称为“Ex-Situ”方法，是从外部而不是在腔室内部进行分析。但是，从真空室中取出的薄膜可能会与大气中的氧气或水分接触，从而改变物性，很难进行准确的分析。即使通过分析发现问题，也 ...

椭偏成像技术（三）- 光谱椭偏成像的发展之前光谱椭偏成像使用单色仪实现光谱测量，但单色仪光谱带宽较窄，阻挡大部分来自光源的能量，使入射光强度变弱，测量结果不理想。而新型技术利用宽带光源和白光干涉技术，在入射臂采用扫描干涉仪，通过扫描参考镜获得傅里叶光谱实现光谱测量，光源的光谱分布是中心波长为610nm和半峰全宽为170 nm。该技术极大地拓宽了光谱带宽，增大了光强，测量结果更加准确。椭偏仪大多采用透镜将宽带光束聚集在样品表面，然而透射式光学系统设计无法满足宽光谱的测量要求，在深紫外情况下会产生明显的色差问题。直到 2013 年，电子科技大学物理电子学院和中科院微电子所改变聚焦成像系统，研制了基 ...

椭偏成像技术（二）- 从单波长椭偏成像到光谱椭偏成像2001 年日本激光与电子实验室开发了一种彩色椭偏成像系统，利用白光源和一个三色滤光片产生三种波长的单色光，能够在纳米尺度上快速得到样品的厚度和折射率的分布情况，横向分辨率可 以达到10μm。该系统采用彩色CCD摄像机，将来自样品表面的反射光的每个偏振转换为强度分布，该强度分布是膜厚度和折射率的函数；并且将强度 分布显示为颜色分布，当样品的折射率均匀时，样品的厚度变化就可以快速表现为颜色的差异。该系统虽然利用不同滤光片产生三种波长的单色光，可以进行三波长测量，但是无法得到样品的宽光谱信息。2004 年，法国的 Boher 等设计出一种光谱椭偏 ...

椭偏成像技术（一）-椭偏成像的发展为了实现对半导体集成电路表面的定量分析与测量，人们首次将显微成像扫描与椭偏测量技术相结合，这种方法是将入射光束聚焦到一个微小的点上，然后前后扫描样品，依次覆盖整个表面。由该方法研发出的显微成像扫描椭偏仪采用机械扫描，具有测量速度慢的问题，应用范围较小。直到 1988 年，新西兰维多利亚大学的 Beaglehole提出的椭偏成像技术摆脱了显微扫描成像的局限，使用CCD相机采集椭偏图像，将成像技术与椭偏技术相结合，研发出成像椭偏仪，该椭偏仪可以观测油滴在云母基地上的扩散过程，极大提高了测量效率。20 世纪 90 年代，基于椭偏测量技术的椭偏光学显微成像发展开来。1 ...

拉曼检测中使用的“标签”无标签拉曼光谱已被用于研究各种生物样品中的蛋白质、脂类、核苷酸和不同的生物活性分子。原则上，由于这些键的普遍存在，蛋白质、脂类、核苷酸、碳水化合物和其他生物分子可以同时被可视化。然而，在实践中，所有含有相同键的分子都会产生重叠的光谱，这使得将来自特定化学键的信号归因于独特类型的生物分子非常具有挑战性，严重限制了检测的特异性。为了克服这个问题，不同的拉曼标签已经被开发出来。这些标签是在45000px−1到2800 cm−1之间的“沉默区域”振动的小功能基团或同位素，在该区域内没有自然发生的生物分子振动。用拉曼标签标记特定的生物分子可以很容易地将其与其他生物分子区分开来，增 ...

拉曼光谱在脑外伤检测中的应用继发性脑损伤的病理生理包括多种生物学过程，如神经炎症、线粒体功能障碍、氧化损伤、代谢损伤等，可作为损伤严重程度和预后的潜在标志物。在TBI过程中检测这些化学变化的主要实验技术是微透析结合免疫分析、质谱、核磁共振，以及最近的拉曼光谱。拉曼光谱的主要比较优势是其潜在的体内应用，通过使用局部检测探针，可以可视化代谢物浓度的空间变化。此外，该技术可以同时对几种生物分子进行多重分析，可以进行无标签，并且是非破坏性的。然而，拉曼光谱学并非没有局限性。与质谱等其他方法不同，除了之前探索的技术的一般局限性外，它不能提供关于特定蛋白质或脂类的信息。拉曼光谱研究脑外伤期间的代谢变化开始 ...

拉曼光谱应用于脑癌检测的优势脑癌非常多样化，包括100多种类型;然而，大多数可分为脑膜瘤和胶质瘤。胶质瘤比脑膜瘤更具侵袭性，影响环绕神经并支持中枢神经系统功能的胶质细胞。星形细胞瘤是儿童最常见的脑癌，成人最常见的是胶质母细胞瘤，两者都是胶质瘤类型的肿瘤。另一方面，脑膜瘤通常是良性的，起源于环绕大脑和脊髓的脑膜。脑癌的诊断通常包括神经系统检查、各种成像技术(MRI、正电子发射断层扫描(PET)或CT)和组织活检。结合这些研究的信息结果，可以检测病变区域，并确定肿瘤类型和分级。虽然它们是有用的诊断工具，但也有一些缺点。首先，成像测试所需的设备昂贵，这在某些情况下限制了其利用。其次，组织活检意味着手 ...

拉曼光谱仪应用中的扫描成像方式点聚焦和逐点扫描在这种方法中，激光是点聚焦的，被测物体被平移过激光焦点，或者焦点被光栅扫描过物体。电机驱动的x-y台是最常用的平移物体的设备。虽然作为研究显微镜附件的工作台可以定位精度优于±1 μm，并且可以以0.1μm的增量进行步进，但必须允许它们稳定在0.5 s左右才能达到此精度。当每个像素处的积分时间只有一秒或几秒时，沉降时间可以显著增加整个图像采集时间。尽管存在死时间问题，但电机驱动的舞台仍然受到供应商和最终用户的欢迎。一个重要的原因是，这些工作台对于微观测绘和更大比例尺的测绘都很有用，因为最常见的模型能够在每个轴上移动10-20厘米。有几种扫描方法可以减 ...

拉曼光谱成像模式的优化方法为了减少来自荧光对拉曼信号的影响，人们可以使用长波长激光，但是相应的拉曼信号会有所降低。目前，大多数拉曼成像是在700到900纳米之间进行的，在这个范围内，可以发现自发荧光和拉曼信号之间的妥协。即便如此，需要很长的采集时间来检测足够的光子，并获得可接受的信号噪声。在快速系统中，获取足够的光子来测量单个拉曼光谱大约需要0.5秒，这意味着通过点扫描获得一幅512 × 512像素的拉曼图像需要36小时。为了克服这一限制，人们已经开发了几种拉曼成像模式和技术，可分为两种主要策略:提高成像采集速度和提高信号强度。在第一种策略中，对图像采集设置进行了修改，以提高成像采集速度，以便 ...

相干拉曼显微系统的发展中遇到的新挑战尽管CRS具有非常理想的成像特性，但生物医学成像界对该技术的采用一直是一个缓慢且看似漫长的过程。CRS方法主要由一群敬业的开发人员推动，开始进入大学成像设施、神经科学实验室和临床环境。到本世纪末，CRS显微技术的商业化似乎有了足够的动力。第一个打入市场的CRS成像系统是由奥林巴斯生产的，几年后又由徕卡微系统公司生产了专用的相干反斯托克斯拉曼散射(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 ...

使用Moku:Lab的锁相放大器模拟受激拉曼散射显微镜拉曼效应是由C.V.拉曼在20世纪20年代首次发现。它是一种广泛使用的光谱方法来确定分子的振动模式。与其他分析化学方法相比，光谱方法提供了高空间分辨率。不需要直接接触就可以获得化学信息。振动光谱提供了合理的化学特异性，而不需要额外的标签。然而，自发拉曼效应是一个弱散射过程。对于成像和显微镜的应用来说，获得一个视场可能需要几个小时的信号整合时间。因此，相干拉曼散射方法，如刺激拉曼散射效应，现在被广泛用于拉曼成像。在这个应用说明中，我们将描述Moku:Lab的锁相放大器是如何在波士顿大学的先进的刺激拉曼成像装置中实现的。介绍拉曼光谱是一种非破坏 ...

使用空间散射偏移拉曼光谱检测猪肉中β-激动剂的优势β-激动剂残留在家畜体内半衰期长、代谢慢、稳定性差，对人类健康存在潜在风险。如果给畜禽大量喂食沙丁胺醇，大部分会沉积在动物的肝、肾、肺、肌肉等组织和器官中，人类食用会对肝、肾等内脏器官产生毒副作用，严重影响健康。高效液相色谱(HPLC)、液相色谱-质谱(LC-MS)、气相色谱-质谱(GC-MS) 、酶联免疫吸附(酶联免疫吸附)和毛细管电泳(CE) 等色谱方法已广泛应用于动物饲料和组织中β-激动剂的测定。这些方法可能具有较高的敏感性和特异性。然而，它们通常耗时、劳动密集、具有破坏性，并且需要进行预处理，这使得实时监测肉类中β-激动剂的残留变得困难 ...

多聚焦共聚焦拉曼光谱仪的优点由于拉曼散射过程固有的低效率，拉曼显微镜的一个主要技术限制是信号采集时间过长。例如，使用自发拉曼微光谱对生物标本进行化学分析或成像需要几十秒或几分钟的时间。表面增强拉曼散射(SERS)、相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)和受激拉曼散射(SRS)被开发用来增强拉曼散射信号，以提高拉曼分析或成像的速度。然而，在SERS中使用金属纳米颗粒对生物应用造成了一些缺点，CARS或SRS通常局限于查询一个振动模式，而不是同时测量标本的全拉曼光谱。在不使用外源标记或纳米颗粒的情况下获得完整的光谱(例如400-2000 cm-1)可以更好地了解样品中的化学成分和分子结构。为了提高自发 ...

Specim高光谱成像仪/高光谱相机 400-12000nm宽谱波段可选高光谱成像技术是一种图像及光谱融合的技术，可同时获取研究对象的空间及光谱信息。图像数据反映物体的外部特征、表面缺陷及污斑情况，光谱数据用于分析物体内部结构及成分。通过原理一般分为以下几类高光谱成像仪：一光栅分光，通过光栅将光谱展开，然后线阵推扫成像，比如Specim高光谱相机，覆盖各种波长和领域；二可调谐滤波器分光，此原理相机不需要外置推扫或移动装置，面阵成像，光谱扫描，比如Hinalea凝视型高光谱相机；三芯片镀膜型高光谱相机，采用高灵敏ccd芯片及cmos芯片研制了一种新的高光谱成像技术，在探测器的像元上分别镀不同波段 ...