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自1928年CV拉曼发现拉曼散射以来，拉曼光谱的发展经历了曲折。 直到20世纪60年代激光光源的出现和光电信号转换器件的发展，拉曼光谱才带来了新的转机。 时至今日，拉曼光谱技术仍在快速发展。 2017年，国际两大仪器厂商进入拉曼市场，国内厂商也推出了自己的拉曼产品。 小拉曼/增强拉曼仍然是研究热点，拉曼光谱技术的应用也在不断刷新。

分析测试百科总结了去年以来拉曼光谱领域发生的重大事件，仅供读者参考。

两大分析仪器厂商在拉曼光谱领域的布局

安捷伦科技

2017年7月7日，安捷伦科技宣布以4000万英镑现金收购位于英国牛津的拉曼光谱仪器供应商Cobalt Light Systems，进军拉曼光谱领域。 公司产品瞄准医药行业应用市场和公共安全领域。 收购Cobalt之后，安捷伦在中国推出了最新的拉曼专利技术——空间位移拉曼光谱（SORS）和透射拉曼光谱（TRS）。

空间偏移拉曼光谱（简称SORS）

SORS是安捷伦独有的技术，也是一种新的拉曼技术。 它是由帕维尔·马图塞克（Pavel Matousek）等人于2004年发明的，他的文章于2005年发表。基于SORS发明的贡献，帕维尔及其团队于2014年获得英国皇家工程院颁发的马克·罗伯特奖，这是英国创新作品的最高奖项，也是享誉世界的奖项。 SORS最大的特点是可以穿透深色不透明包装进行检测，不受包装材料荧光的影响。 传统的拉曼技术只能透过较薄或透明的包装袋进行检测。

RapID 拉曼光谱仪

基于SORS技术的RapID拉曼光谱仪可用于药厂原料的现场鉴定，无需打开包装，可进行高通量验证和无菌样品检测，多层牛皮纸袋，不透明蓝色塑料桶、白色塑料桶和编织袋等均可适用。 与抽样检测相比，节省大量时间和成本（100%验证），检测分析变得方便快捷，在仓库几秒内即可完成检测。

Resolve 手持式拉曼光谱仪

基于SORS技术的Resolve手持式拉曼光谱仪可用于毒品、爆炸物、危险品的现场快速检测。 优点：操作安全——将危险品存放在集装箱内； 高效——无需采样，无需移动样品，无需浪费宝贵的时间穿戴个人防护装备； 保护证据——保持犯罪现场容器的完整性； 加快决策——在行动中更早地获得完整准确的信息。

透射拉曼光谱（简称TRS）

透射拉曼光谱原理：激光通过整个药片散射光源 光纤光谱仪 报价，整个药片产生拉曼信号，药片另一端采集到的拉曼信号是所有组分信号的总和。 传统拉曼是从一侧采集样品的表面信息； 透射拉曼是激光从一侧进入时，通过收集另一侧的透射信号得到的信息。 这就是透射拉曼与传统拉曼的区别。 透射拉曼光谱在药物分析中的应用是安捷伦的首创。 TRS100仪器是安捷伦专门研制的用于药物检测的仪器。 可应用于主要成分含量均匀度分析、片剂晶型无损定量分析等。

万通

2016年初，万通收购了SnRI Instruments，拓展了手持式拉曼光谱仪的解决方案领域。 在2017年10月10日的BCEIA 2017展会上，万通发布了专为原辅材料现场快速检测设计的Mira M-3手持式拉曼光谱仪。

Mira M-3 手持式快速拉曼分析仪

Mira M-3手持式快速拉曼分析仪拥有专利的ORS逐帧扫描模式，样品检测时激光不会聚焦在样品的局部点，避免样品燃烧，最大限度保护热敏样品。 重复数据。 逐帧扫描技术的核心是激光束以圆周运动的方式照射样品，而不是单点静止的方式，从而得到的光谱信息是区域信息而不是单点信息。 使用逐帧扫描技术获得的结果更加可靠，尤其是在分析不均匀样品时。 Mira M-3手持式快速拉曼分析仪主机内置的双核处理器保证了快速样品检测的特性，样品检测仅需10秒。 同时，该产品还针对客户样品类型备有多种可选配件，如：短焦镜头、长焦镜头、片剂适配器、样品瓶适配器以及符合ASTM标准的产品。

2017年底，万通宣布收购Diagnostic anSERS，向表面增强拉曼光谱（SERS）方向拓展。 此次收购将 Mira Raman 分析仪的功能从即时材料鉴定扩展到痕量化学分析。

Diagnostic anSERS 共同拥有者 Wei Yu 博士（左），Metrohm Rahman 首席执行官 Dr. Keith Carron（右）

通过此次收购，Wei Yu 博士将加入万通拉曼团队，他是 Diagnostic anSERS 的共同所有人，也是创新且廉价的印刷 SERS 基板的发明者。 Yu 博士的底物与瑞士万通强大可靠的拉曼检测器以及创新的软件算法相结合，为现场检测街道样品中的海洛因等痕量分析物提供了便捷的解决方案。 万通将在 2018 年初发布 Mira DS 时提供 SERS 衬底。

国内新项目/新技术

XRF 拉曼集成检测器

2017年9月18日，国家重点研发计划“跨境货物多参数无损检测仪器研制与应用”项目启动会在钢研纳米检测技术有限公司召开。项目拟研制跨境货物多参数无损检测仪器，研制基于单波长全聚焦X射线荧光（XRF）的跨境货物多参数无损检测仪器和双波长瞬态差分拉曼（Raman）光谱，实现分子结构元素与元素的同时鉴定与联检，用于跨境大宗贵重商品的防伪检测和有害物质的现场快速无损检测物质、工程和工业化。 项目要解决的关键技术科学问题是：

1、解决了X射线荧光检测中荧光产率低、轻元素灵敏度差的问题；

2、解决复杂荧光背景下微弱拉曼信号的提取问题；

3、解决X射线荧光和拉曼同伦聚焦积分和信号干扰问题；

4、解决跨境货物现场识别准确率低的问题。

“跨境货物多参数无损检测仪器研制与应用”属于国家重点研发计划“重大科学仪器装备研制”2017年专项项目。 检疫科学研究所，工程化、产业化单位为钢研纳米检测技术有限公司、中国检验检疫研究（北京）技术有限公司，应用研发单位为北京检验检疫总局。检疫局技术中心、天津检验检疫局技术中心、上海检验检疫局技术中心、深圳检验检疫局技术中心、山东检验检疫局技术中心。

ExR510 便携式激光拉曼光谱仪

2017年11月26日，赛普特（北京）科技有限公司ExR510便携式激光拉曼光谱仪（以下简称“ExR510”）通过专家鉴定。

ExR510 便携式激光拉曼光谱仪

ExR510采用目前业界主流的结构设计，改进了激光器和拉曼探头，通过具有自主知识产权的信息处理技术实现了分辨率<3cm-1和信噪比>2000:1。 ExR510的技术指标为：光谱范围150-2300cm-1，位移精度不大于1cm-1，重复性不大于0.5cm-1，信噪比2000以上： 1（甲苯），光谱分辨率优于3cm-1。 ExR510的主要创新点有：（1）基于荧光衰减效应的差分法消除拉曼荧光背景； (2) 统一核函数的反卷积分辨率增强算法； (3) 子空间重合排列搜索法； (4) Autonomous 设计了一种具有高收集效率的拉曼探针。 ExR510可实现多组分混合物的定性和定量分析，获得真实有效的拉曼光谱信息。 测试和用户使用表明，仪器的灵敏度（信噪比）、分辨率等主要性能技术指标已进入国际领先行列。 可广泛应用于化工、材料科学、环境、食品药品安全、生物化学、公安司法、公共安全等领域，具有十分广阔的应用前景。

基于拉曼/离子迁移率光谱法的前体化学品检查器

2017年2月28日，由公安部第一研究所承担，中软参与的“十二五”国家科技支撑计划“毒品犯罪侦查控制核心技术与装备研究”科技有限公司项目“有毒化学品运输管控技术与装备研究”通过验收。 与会专家一致认为，本项目研制的基于拉曼光谱技术的前体化学物质检测仪器和基于陶瓷材料集成双模漂移管的离子迁移谱前体化学物质检测仪器通过验收。 集成自主研发的现场拉曼光谱/离子迁移光谱分析检测技术、隐形矩阵复合码防伪技术和信息化管理平台技术，实现了对人、车、对象和证书溯源创新了易制毒化学品管控的综合管理模式。 课题成果已转化为产品，在国内外推广应用，为打击毒品易制毒化学品犯罪发挥了重要作用。

便携式薄层色谱-拉曼光谱仪

2017年8月31日，上海科哲生化科技有限公司、第二军医大学、上海亿点分析仪器有限公司、上海交通大学、上海食品药品研究所、山东食品药品研究所等单位参加国家重大科学仪器装备研制项目“便携式薄层色谱-拉曼光谱仪及其药物快速检测支撑系统”项目获得以庄院士为首的科技部仪器领域专家的一致好评松林，并通过了组织单位的技术验收。

该项目研制的薄层色谱-拉曼光谱仪是世界上第一台将薄层色谱与拉曼光谱相结合的创新仪器。 上海科哲生化科技有限公司承担项目中薄层色谱仪的研发和产业化。 该仪器将多台单功能仪器才能实现的薄层色谱实验的多步骤过程集成到一台仪器中。 可在全空间内实现，实现薄层色谱在全空间内的自动进样、自动进样、成像定位、自动分装等功能，并可使用拉曼检测器进行多形式拉曼光谱扫描。 该仪器将拉曼光谱仪只能分析简单化学药物的分析范围扩展到中药和化学药物复方制剂领域，开创了薄层色谱-拉曼光谱联合技术的新纪元。 薄层色谱-拉曼光谱仪在定位精度、稳定性、重现性等方面都能满足使用需求，相比进口设备搭建的平台，自动化的一体化仪器和智能化的操作界面，使操作更加简单、方便、大大减轻了操作者的工作强度。 该仪器具有检测通量高、检测成本低的特点。 可推荐在基层检测单位推广使用，将在药品安全、食品安全等领域发挥重要作用。

短波长手性拉曼光谱仪

近日，在国家自然科学基金委主办的国家重大科学研究仪器设备研制项目结项验收会上，大连化物所李灿院士、冯兆驰研究员团队主持完成了“电场和磁场调制的短波手性拉曼光谱仪研发”项目通过验收，成功研制出世界上第一台以457nm激光为激发光源的短波手性拉曼光谱仪。

手性拉曼光谱是表征手性分子结构的一种新的光谱学方法。 由于该方法不需要样品结晶，可以直接识别溶液相中手性样品的绝对构型，因此在学术界和工业界得到广泛应用。 世界高度关注。 然而，手性拉曼光谱的本征信号非常微弱，比传统光谱技术弱3-7个数量级，因此通过实验检测手性拉曼信号极具挑战性。 基于多年紫外拉曼光谱仪器的研制，课题组提出了短波长手性拉曼光谱仪器的研制思路。 以手性拉曼光谱的457nm激光为光源，与国内外相关光谱仪器公司合作研制成功了世界上第一台短波长手性拉曼光谱仪，也填补了手性拉曼光谱的空白技术在我的国家。

国际首次研制成功的457nm短波长手性拉曼光谱仪，大大提高了信噪比，将取谱时间从几小时缩短到几十分钟，检测样品需要纯化合物含量增加到10%，使手性拉曼光谱仪的性能上了一个新台阶，也填补了我国手性拉曼光谱仪器的技术空白。 专家建议，应尽快设计出短波手性拉曼光谱仪。 该光谱仪有望在手性分子鉴定、新药合成与鉴定、不对称催化、生物大分子研究等领域发挥重要作用。

表面增强拉曼光谱设备

此外，在表面增强拉曼光谱方面，中国科学院深圳先进技术研究院李鹏辉、于雪峰、罗曦合作开发了磁动拉曼增强检测芯片，实现了高灵敏度检测各种环境污染物。 快速检测，相关成果发表在《Applied Materials and Interfaces》。 课题组成员唐思英利用表面增强技术制备了磁可动SERS芯片，实现了孔雀石绿、福美双、敌草快、多环芳烃等农药和环境污染物的高灵敏度检测。 一方面，这种SERS芯片由于金纳米棒高度有序排列形成等离子体超晶格结构，具有高灵敏度和高检出限的优良SERS性能，检出限可低至纳摩尔水平； 另一方面，由于它具有磁性，可以快速与复杂的分析物分离。 适用于环境污染物的现场快速分析检测，拓宽了SERS芯片在环境监测中的应用范围。

中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所研究员杨良宝利用自发毛细管力捕获纳米粒子，构建了由单根银纳米线和单根金纳米粒子组成的单热点放大器，并实现了具有高稳定性和超灵敏检测的表面增强拉曼光谱（SERS）。 SERS热点一直受到方法繁琐、不均匀等问题的困扰。 如何简便地构建统一可靠的SERS热点一直是人们一直追求的目标。 基于这一目标，杨良宝等人。 利用常见的毛细管力构建了由纳米线和纳米粒子组成的点线单热点放大器。 纳米粒子在毛细作用力范围内被困在纳米线表面，因此耦合的纳米线和纳米粒子产生巨大的电磁场增强； 其次，纳米粒子与纳米线耦合形成的孔隙可以通过毛细管力自发捕获待测物质进入热点，进而放大热点区域分析物的拉曼信号。 实验和理论结果均表明，毛细管力构建的单热点结构可以放大分析物的信号，毛细管力捕获的粒子位置差异对电磁场分布影响很小。 本研究工作利用毛细管力构建单热点放大器，既避免了粒子团聚导致的不均匀SERS热点问题，又解决了使用硫醇等聚合物作为底物造成的信号干扰问题集会。

拉曼光谱的新应用

近红外拉曼有望实现无创血糖检测

目前糖尿病的诊断标准和治疗方法重、有创，无创血糖检测一直是困扰医学界的世界性难题。 为此，尽管许多国际大公司投入数十亿美元进行研究，但研究成果往往难以达到FDA认证标准。 医学传感技术的最新进展使医学研究人员能够进行无创糖尿病检测和血糖监测。

无创检测

由于葡萄糖检测的可重复性和侵入性，以及全世界血液检测的难度，研究人员急切地寻求非侵入性、标准的安培法。 研究人员分析了许多替代方法，最近将他们的重点转移到使用拉曼光谱和近红外吸收的光学检测方法。

即使在研究近红外光谱的研究人员中，也有许多调查途径。 除血糖外，还可以在指甲和头发、尿液和眼房水中检测到糖化蛋白（即结合葡萄糖的蛋白质）。 研究中最有前途的两种方法涉及使用近红外光直接通过皮肤测量血糖，其功能设计与脉搏血氧计相同。 指甲作为测试样本是另一种正在研究的方法。

一项学术研究涉及糖化角蛋白的测定。 角蛋白是构成头发和指甲的蛋白质，可以结合葡萄糖。 随着时间的推移，这种糖化与血糖水平呈线性相关。 糖尿病诊断光谱模型的研究人员之所以选择指甲，是因为糖尿病患者的指甲特征存在明显差异。 在开发标准化模型时，指甲是更好的选择，因为它们的生长速度变化小于头发。

在这种方法中使用指甲钳可以提高糖尿病初步诊断的检测率，尤其是在发展中国家。 可以无痛地收集指甲，不需要特殊训练。 此外，与血液等体液相比，指甲的文化和心理态度是宽容的； 由于钉子很稳定，它们可以在不冷却的情况下保存数周而不会损失样品的活力。

将指甲样本磨碎并与用于测试的试剂混合。 由于指甲对这些试剂的渗透性不强，因此样品需要准备时间并可能需要进一步处理。 这种方法虽然微创，但仍需要专业的样品制备，应由经过培训的人员在实验室中进行，不幸的是不适用于家庭血糖监测。

研究人员还在研究一种非常适合家庭监控应用的透射率测量技术。 耳垂透射率测量实际上需要同时应用于耳垂的波长组合。 衰减的光被耳朵两侧的传感器捕获。 首先，绿色可见光的反射率用于确定皮肤参数，如组织厚度。 然后使用红光透射率/吸光度来确定血容量，最后使用 NIR 波长来确定葡萄糖浓度。

这种方法显示出巨大的前景，因为它是一种简单的设计，包括耳垂夹，连接到光纤光谱仪，对于没有任何特殊训练的人来说相对容易。 此外，设计简单且无需样品制备意味着任何人都可以在没有实验室监督的情况下进行操作。

结肠镜检查中的拉曼光谱

研究人员开发了一种定制拉曼光谱系统，用于在结肠镜检查期间检测炎症性肠病。 通过进一步改进，医生可以使用该设备进行实时 IBD 检测、克罗恩病和溃疡性结肠炎的鉴定以及治疗反应的评估。

范德比尔特大学生物医学工程系的 Anita Mahadevan Jansen 博士在一份新闻稿中说：“使用目前的方法，最终诊断取决于患者对治疗的反应，而这通常要到几年后才能知道。” 这就是为什么我们决定使用光学方法来探测结肠中的生物化学。 我们的目标是使用拉曼光谱可视化真实的炎症信号。 “

“大多数人都将结肠镜检查作为他们日常护理的一部分，你可以想象使用这些来为每个人获取基线拉曼信号，”Mahadevan Jansen 在新闻发布会上说。 “如果有人后来出现 IBD 症状，你可以再次使用我们的系统来确定它更可能是 UC 还是克罗恩病。一旦他们接受治疗，你就可以客观地跟踪他们的反应，因为你可以使用该设备来量化轻度，中度或重度炎症。”

在使用组织和动物实验初步确定 IBD 的生物标志物和光谱特征后，Mahadevan Jansen 及其同事开发了一种定制的便携式拉曼光谱系统，并配有标准内窥镜。

“定制是确保它适合内窥镜通道并穿过结肠的曲率并探测正确的组织深度以确保我们能够实现有效测量的问题，”她在新闻稿中说。

研究人员进行了一项试点研究，涉及 8 名 UC 患者、15 名克罗恩病患者和 8 名健康对照者。 他们从结肠的正常和/或发炎部位收集光谱样本，并将结果与​​基于常规结肠镜检查、病理学和患者病史的标准结果进行比较。

该测试以高灵敏度 (86%) 将 IBD 与正常对照区分开来，但对区分亚型的特异性较差 (39%)。 然而，这取决于炎症的程度和样品的位置。 例如，它在活动性炎症患者右结肠样本中识别克罗恩病的灵敏度为 90%，特异性为 75%。

未来，研究人员正致力于改进解释测试结果的预测算法光源 光纤光谱仪 报价，并通过进一步研究性别、饮食、人口统计和治疗等因素的影响来提高测试的特异性。 他们希望该系统最终能够提供具体、实时的结果来指导诊断和治疗。

用于测量番茄成熟度的拉曼光谱

随着西红柿的成熟，它们的颜色逐渐从绿色变为橙色再变为红色。 评估西红柿何时成熟主要是通过肉眼完成的，可能有些主观。 不过，由于西班牙巴斯克大学的科学家进行了一项研究，农民可能很快就有机会使用激光设备来测量西红柿的成熟度。 由 Josu Trebolazabala 领导的一组研究人员试图使用便携式拉曼光谱仪测量番茄的成熟度。

虽然更大的拉曼光谱仪提供了更精确的数据，但研究人员发现便携式模型也提供了足够准确的数据来测量番茄的成熟度。

Trebolazabala 说：“当番茄是绿色时，主要色素是叶绿素（因此呈绿色），外面有一层角质层蜡。一旦颜色变成橙色，就可以观察到不同类型的化合物；类胡萝卜素化合物是西红柿逐渐获得营养，直到达到最佳点。换句话说，番茄红素（红色类胡萝卜素）处于最高水平。之后，当西红柿熟透时，它们开始失去类胡萝卜素含量。

据报道，该技术还可以用于评估其他在成熟时变色的食用植物，研究人员现在已经成功地在南瓜上进行了测试。

拉曼光谱探针助力发现“可燃冰”

中国科学院海洋研究所日前发布消息，我国新一代远洋综合科考船“科学号”正在执行中科院海洋先行者计划航行。 光谱探测器首次在南海海底发现裸露的“可燃冰”，证实为天然气水合物。 该成果于北京时间2017年9月22日在线发表于国际权威学术期刊《地球化学、地球物理学、地球系统学》。

数据显示，快速形成的天然气水合物并不是单一的笼状结构，内部存在大量的甲烷、硫化氢等游离气体。 这是国际上首次使用原位拉曼光谱数据来证实这一科学结论。

天然气水合物俗称“可燃冰”，一般分布于深海沉积物或大陆多年冻土层中，而暴露在海底表面的天然气水合物需要大量的深海冷泉流体作为气源，因此存在的难度极高，亦是世间罕见。 报道较少，是研究天然气水合物形成、分解、聚集及与海洋环境相互作用机制的优良天然实验场。