自助下单地址（拼多多砍价，ks/qq/dy赞等业务）：点我进入

拉曼很累！ 被测物质的详细化学和分子信息可以在光天化日之下轻松获得和暴露。 但她绝不是一只特立独行的猫，她有和自己一样厉害的朋友。 作为内行人，我就来看看拉曼和FTIR/PL/AFM/SEM这四朵小金花的秘史吧。

秘史一：拉曼红外光谱

想到这对搭档，我不由得笑了。 一攻一守，绝配！ 傅里叶变换红外 (FTIR) 和拉曼光谱虽然都与分子的振动和旋转能级有关，但提供了互补信息。 FTIR 是直接吸收过程，而拉曼是散射过程。 它们的表象遵循不同的规律，因此对不同官能团的敏感性也不同。 例如，羰基总是具有很强的红外活性，而芳环和碳碳双键则表现出很强的拉曼峰。 除了对不同功能组的敏感性不同之外，这两种技术的结合使研究人员能够从两者的优势中受益。

表 1. Raman-FTIR 的优势比较

与独立的拉曼和红外分析系统相比，组合的拉曼和红外分析系统不仅可以降低成本，而且可以在不影响性能的情况下大大节省实验空间。 可以快速执行拉曼和红外测量，节省动手时间，因为无需转移样品和重新定位测量点。 这样可以同时利用拉曼光谱和红外光谱的优点，获取样品的所有振动信息。 图 1. FTIR/拉曼光谱数据的时间依赖性和氧化铟乙醇气体传感器的电阻 [1]

如图 1 所示，使用 FTIR-Raman 技术研究了氧化铟乙醇气体传感器的机理，清楚地研究了气体环境、温度和传感器表面不同吸附物的影响。

秘史二：拉曼-PL

拉曼-光致发光光谱仪可用于多种分析，包括化合物半导体外延层的成分分析、发光材料的缺陷评估、表面分析、集成光路的无损分析、杂质的定量分析以及各种分析由 GaN 到 InP 等材料制成的激光二极管和 LED。拉曼和光致发光的结合可以在同一仪器平台上同时表征样品材料的振动和电子特性。 组合的拉曼光致发光系统可以在亚微米空间分辨率下进行共聚焦成像。 从紫外到近红外的激发波长均适用，便于控制激光在材料中的穿透深度，进而控制样品的体积范围。如图2所示

图 2. Cu2ZnSn(S,Se)4 的可见光、拉曼和光致发光光谱从左到右 [2]

此外，该技术还为超高速器件、小尺寸量子纳米线、量子点以及单壁碳纳米管等新材料的发展做出了重大贡献。 拉曼-光致发光的结合为检测碳纳米管的直径和手性以及表征近红外波段（1.6 微米及以上）的发光提供了一种快速且易于使用的分析方法。 氮化镓（GaN）是一种很有前途的新一代发光材料。 拉曼光致发光可用于表征薄膜生长过程中出现的缺陷的数量和类型。 共聚焦成像允许观察 1 微米尺度的缺陷和不连续性，而高光谱分辨率拉曼数据允许详细研究薄膜中的应力、晶体取向和自由载流子浓度。 PL 发射峰的广谱表征，尤其是在低温下，可以揭示有关材料缺陷影响的细节，以及其他几种电子和光学特性。 （更多详情请参考：）

秘史三：AFM-拉曼

拉曼和原子力显微镜的结合开辟了一个非常有趣的新领域，它可以提供有关样品组成和结构的全新信息。 该组合系统可以提供物理信息，例如纳米级的样品形态。 将这些信息与拉曼光谱成像提供的化学信息相结合，可以更全面地表征样品的特性。

在这个组合系统中，还可以研究尖端增强拉曼散射 (TERS) 等新技术，从而发挥真正纳米级拉曼分析的潜力。

图3. TERS原理示意图[3]

图 4. TERS 测量的一些常见配置 [3]

图 4. abc 依次为 AFM-Raman 和 TERS 的传输、侧耦合和顶耦合； d. 它可用于扫描力显微镜 (SFM) 和 TERS。 顶部耦合适用于样品同一区域的顺序拉曼和原子力显微镜分析； 透射适用于透明样品的Raman-AFM和TERS分析； 侧面耦合适用于不透明和透明样品。

图 5. 使用 AFM-Raman 和 TERS [3] 对单壁纳米管 (SWNT) 进行表征和分析

单壁碳纳米管具有显着的手性、机械性能、热力学性能和具有纳米结构的电子性能。 利用 TERS 的高效空间分辨率和 AFM 的实时直观成像，可以对单个纳米管进行精细表征和分析。 如图5所示，a和b代表单壁纳米管的TERS和AFM成像，c代表用Si探针拖动纳米管形成d所示形状，e代表d的TERS成像，不同颜色代表G峰的不同偏移量光纤光谱仪可以测拉曼信号么，f图表示沿d图红色虚线方向的不同G峰偏移量。

秘史四：拉曼扫描电镜

拉曼技术在分子水平上提供样品的化学结构和成分信息； 而SEM可以提供纳米尺度的高空间分辨率形态图像； 结合以上技术，利用扫描电镜观察样品形貌，提供曼选择采样点，利用拉曼光谱得到样品的化学结构和组成。如图6所示

图 6. 使用拉曼-SEM 混合系统表征聚乙烯颗粒。 使用SEM确定聚乙烯颗粒的具体位置，然后使用拉曼获得颗粒的化学和分子信息[4]

此外，还可以结合Raman-SEM-CL提供更丰富的信息。 将CL引入电镜腔内，利用电镜的电子束激发样品获得荧光信号，分析得出样品的结构缺陷、杂质和微量元素分布。 当然，这三种技术也可以单独成像，叠加图像进行分析。 将扫描电子束与光谱仪同步提供了一种快速成像解决方案。如图7所示

图 7. 左：使用假色显示 350nm 和 450nm 之间的发射光谱区域。 中图：电子显微镜下的样本图像。 右：相应的光谱，其中不同的颜色区域对应于左图中显示的颜色 [5]

秘史五：拉曼和落射荧光光谱

落射荧光图像在生物领域被广泛用于观察细胞和组织，但它不能像拉曼那样提供详细的分子信息。 将这两种技术集成在同一个显微仪器上，可以首先快速定位生物样品测量中感兴趣的区域，然后对目标区域进行化学分析。 在该系统中可以进行 FISH（荧光原位杂交）实验并将其与拉曼化学分析相结合。如图 8 所示

图 8. 单个细菌细胞的光学（左）和落射荧光（右）图像，分别由 FITC（绿色）和 cy3（红色）和 cy5（蓝色）荧光染料产生的荧光 [5]

结语

拉曼光谱技术发展至今：单通道检测拉曼光谱分析技术、以CCD为代表的多通道检测器拉曼光谱分析技术、共振拉曼光谱分析技术等； 拉曼光谱分析法不需要样品前处理的制样过程，避免了一些误差，在分析过程中具有操作简单、测量时间短、灵敏度高等优点，因而得到广泛应用。 利用拉曼光谱分析技术与FTIR/AFM/SEM/PL/CL等有效手段形成优势互补的技术优势，为科学研究提供了一条有效可行的途径。 同时，随着科技和精密仪器制造的发展，相信拉曼共性技术将不断创新发展。

在了解了拉曼光谱分析技术的优势之后，我们还需要认识到这种分析技术还存在一些需要我们克服的不足：（1）拉曼散射面积； (2)不同振动峰重叠，拉曼散射强度易受光学系统参数等因素影响； (3)荧光现象对傅立叶变换拉曼光谱的干扰； (4)在进行傅里叶变换谱分析时，经常出现曲线非线性的问题； (5)任何物质的引入都会给被测体系统带来一定程度的污染，等于有可能引入一些误差光纤光谱仪可以测拉曼信号么，对分析结果产生一定的影响； ETC。

参考

[1] 桑德拉桑泽，克里斯蒂安赫斯。 氧化铟对乙醇气体的传感：原位光谱拉曼-FTIR 研究 [J]。 物理化学学报 C, 2014, 118: 25603−25613. [2] 陈琼, 岳乃丽, 张勇． CZTSe材料和光伏器件的Micro-Raman/PL和Micro-LBIC研究[M]． IEEE 光伏专家会议，2013 年，118：2567−2571。 [3] 普拉巴特·维尔玛。 针尖增强拉曼光谱：技术与最新进展[J]． 化学评论，2017，117：6447−6466。 [4] J. Hazekamp、MG Reed、CV Howard 等。 Cryo In-SEM拉曼显微镜的可行性[J]． 显微镜杂志，2011 年，244(2)：122–128。 [5] HORIBA集团科学仪器事业部。 拉曼光谱入门手册（第二版）[OL]。