其光學(xué)布局和工作原理如下圖所示：

拉曼光譜提供了一種微尺度下對化學(xué)成分的無損、無標(biāo)記定量研究手段。現(xiàn)有的拉曼光譜儀微型化策略主要存在以下問題：光譜分辨率及光譜范圍不足、高水平傳感器暗噪聲導(dǎo)致的信噪比(SNR)受限、傳感器像素間的量子效率(QE)變化較大、共焦性或深度分層差、激光波長和激光器光功率不穩(wěn)定、激光光學(xué)反饋靈敏度高以及功耗高。

近日，丹麥技術(shù)大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)提出了一種厘米級微型拉曼光譜儀，采用了經(jīng)濟(jì)型非穩(wěn)定激光二極管、密集光學(xué)元件和非制冷小型傳感器。其性能可與昂貴、體積龐大的科研級拉曼系統(tǒng)相媲美。該微型拉曼光譜儀具有出色的靈敏度、低功耗、完美的波數(shù)以及強(qiáng)度校準(zhǔn)，并在400 ~ 4000 cm?1范圍內(nèi)利用內(nèi)置參考基準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)了7 cm?1的分辨率。該微型拉曼光譜儀的高性能和通用性在應(yīng)用實(shí)例中得到了證明，應(yīng)用實(shí)例包括飲品中甲醇的定量測定、人體皮膚的活體拉曼測量、發(fā)酵監(jiān)測、亞微米分辨率的化學(xué)拉曼映射、抗癌藥物甲氨蝶呤(MTX)的定量表面增強(qiáng)拉曼光譜(SERS)映射以及體外細(xì)菌鑒定等。可以預(yù)見，這種微型化策略有望使超緊湊型拉曼光譜儀集成到智能手機(jī)和醫(yī)療設(shè)備中，從而推動拉曼技術(shù)的普及。

下圖為微型拉曼系統(tǒng)的靈敏度和量化性能演示：

審核編輯 黃宇