近年來,拉曼光譜作為一種多用途的生物醫學和生物分析方法受到了廣泛的關注。拉曼光譜以無標簽的方式提供分子信息,幾乎不需要樣品制備。相對于其他方法,拉曼光譜應用于醫學診斷中具有非破壞性、測量迅速、測量精確、易與其他測量方法結合和高度自動化等優點。拉曼光譜或將成為醫學和生命科學研究的理想工具。
由于使用可見光激光會導致熒光效應的高強度干擾,減少熒光影響最好的方式就是使用非可見光波段的激發光,如,高于700nm的近紅外光或者低于300nm的紫外光。對生物樣品來說,紫外光會導致細胞變異以及DNA的損壞,所以生物拉曼激發光首選為近紅外光。因此一般近紅外波段為生物拉曼光譜的理想檢測波段。
而近紅外波段恰好是傳統基于硅的CCD探測器的探測上限,傳統CCD探測器在近紅外波段的量子效應效率較低,不利于生物拉曼光譜的探測。InGaAs 相機在近紅外波段具有就較高的量子響應,但是InGaAs相機的暗電流遠遠高于CCD相機的暗電流,目前還不能夠達到能夠滿足拉曼光譜應用的噪聲水平,信噪比會降低。
Blaze相機具有新型的HR傳感器,使其具有傳統CCD相機暗電流低的特點的同時,在近紅外波段具有很高的量子響應效率,是探測生物拉曼光譜的理想工具。
下圖為激發波長為785nm時,分別通過傳統CCD相機和Blaze相機測得的拉曼光譜(數據由范德堡大學Anita Mahadevan-Jansen教授提供)。可以看出,與傳統CCD相機相比,Blaze相機對生物樣品的拉曼光譜具有更高的靈敏度。
此外,生物拉曼光譜一般需要與顯微鏡聯合使用,因此,需要提高生物拉曼光譜系統中光譜儀的成像能力。
下圖為分別通過傳統光譜儀和IsoPlane光譜儀得到的圖像,可以看到IsoPlane光譜儀得到的圖像(左圖)更加清晰,成像能力更強。
IsoPlane光譜儀通過增加斯密特糾正鏡,消除了像差的影響,各個通道之間可以被完全的區分開。但是傳統的光譜儀由于存在像差,各個通道在邊緣部分混合在一起,無法進行區分。因此,IsoPlane光譜儀具有更好的成像能力。
審核編輯 黃宇
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拉曼光譜專題1 | 拉曼光譜揭秘:新手也能輕松邁入光譜學之門

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