医学诊断和硅片测试中的拉曼光谱

拉曼光谱利用共价结合分子的质子非弹性散射,以识别官能团、应力、应变和结晶度。

它是光谱界广泛使用的定性和定量分子分析工具,应用范围从机场安检扫描到高端大学研究。

由于可用的应用范围很广,确定哪一种光谱仪最适合任何给定的应用往往会令人困惑拉曼光谱.本文将概述有助于缓解这一挑战的三个常见应用:来料验证、硅片应力监测和生物医学诊断。它还将为每种应用建议一种优选的光谱仪。

医学诊断

拉曼光谱已经多次被证明在即时监测和诊断方面具有巨大的潜力,因为它可以提供许多常见生理生物标志物的非破坏性、非接触分子指纹。

仅在癌症检测领域就有数以千计的出版物,从监测肺癌治疗反应的尿液检测,到脑、口腔癌和乳腺肿瘤切除时的手术间癌症边界检测。

大多数常见的生物分子,如蛋白质、核酸、脂肪和脂类,由于其非极性分子结构,具有高度的拉曼活性。此外,也许更重要的是,由于水分子的极端极性,这些样品中的大量水不会干扰光谱。

拉曼可以用于组织和体液,以识别血液疾病、病原体、癌症和其他异常。这是因为生物大分子的散射截面与水之间的二分法。

生物分子是复杂的,因此往往产生比大多数其他拉曼活性分子更广泛的光谱特征。这意味着设备的光谱范围和分辨率要求往往相对宽松,也导致需要更长积分时间的总体信号效率降低。

在适合目的的仪器中,这是设计来只看几个选择的光谱,这是特别明显的。对于这一应用,一个好的选择是光谱仪,如AvaSpec-Hero,型号AvaSpec-1024X58-HSC-EVO,因为它的高灵敏度后薄CCD探测器和深冷却。

此外,Avaspec Hero具有40,000:1的极宽动态范围,这使得检测微妙的变化更容易,其通常可以标记健康和患病组织之间的差异。

硅晶片测试

另一个正在兴起的应用,尤其是在光电产业,是对硅片结晶度和应力的监测。目前市场上85%以上的商用太阳能电池都是用纯晶体生产的,因为纯晶体在将光转化为电能方面比非晶态更有效。

非晶硅太阳能电池提供少于10%的效率,而结晶硅的效率能够产生约20%的转化效率。因此,在晶片级别的这些器件的质量控制对于确保峰值性能至关重要。拉曼光谱理想地适合工作,因为,由于效果是偏振敏感的,因此硅分子结构的取向将影响散射的拉曼光谱。在纯结晶硅的情况下,只有一个允许的分子振动,导致在521cm处的单个窄光谱峰值-1

相反,对于无定形硅,分子的方向是随机的,带移动和变宽,结果在480厘米的中心有一个非常宽的峰-1.然而,即使晶片由纯晶体硅制成,如果在制造过程中经历应力或应变,它也会降低太阳能电池的效率和寿命。

这是因为应力导致分子键变得阻尼,这导致振动频率的轻微变化,这些可以通过观察拉曼峰的位移来检测。

由于硅的大型拉曼横截面,灵敏度通常不是这些应用中的任何一个问题,然而,高分辨率是至关重要的,以便检测521cm中的小班次-1来自应力和菌株的峰值。重要的是,硅是在近红外线中具有光致发光峰的独特之作,这意味着优选使用可见波长激励激光器以进一步提高系统的拉曼散射效率。

因此,AvaSpec-ULS2048X64-TEC,高分辨率TE冷却光谱仪(能够3厘米-1建议使用可见范围的分辨率。Avantes的专有数据传输速率,模拟数字I / O功能和高速电子触发另外帮助该单元无缝地集成到高速晶圆检测系统中的能力。

受入检查

待探索的最终申请是营养保健和药品制造的入境材料检查。这利用了相同的指纹能力拉曼光谱在上面的生物医学部分进行了描述。在过去的十年中,这一应用在一定程度上导致了手持拉曼系统,这在今天的市场上可以看到。这是由于其快速的材料验证程序,使原材料迅速通过隔离区到生产车间。欧洲杯足球竞彩

通常情况下,这是通过将光谱仪、数据处理单元和激光集成到一个手持设备中来实现的,该手持设备嵌入了化学计量学,用于验证辅料、原料药和其他药物成分的身份。Rama激光器可以通过光学透明封装聚焦,这意味着无需打开产品并将其暴露在环境中就可以对其进行分析,这使其非常适合于这种应用。

AvaSpec-Mini-2048CL是集成到手持设备中最关键的设计考虑因素之一,因此,AvaSpec-Mini-2048CL是许多手持仪器制造商的首选光谱仪。它的重量只有175克,结构紧凑(95毫米× 68毫米× 20毫米——大约是一副扑克牌的大小)。

由于高效的2048像素CMOS线性阵列检测器,Avaspec-Mini使用小于2.5瓦的电源。它采用最新的自动化生产技术生产,提供出色的温度稳定性和单位到单位的再现性,这对于想要将方法从一个手持仪器转移到另一个手持仪器的客户至关重要。

最后的想法

讨论的三个应用,虽然远远不是唯一的拉曼光谱应用,应该提供一个框架,可以由系统集成商使用,以决定哪一个光谱仪最适合他们的特定应用。

这些信息来源于Avantes BV提供的材料。欧洲杯足球竞彩

有关此来源的更多信息,请访问先锋派的BV。

引用

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  • 美国心理学协会

    先锋派的BV。(2020年6月23日)。医学诊断和硅片测试中的拉曼光谱。AZoM。于2021年9月15日从//www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=17700检索。

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    先锋派的BV。拉曼光谱在医疗诊断和硅片测试中的应用。AZoM.2021年9月15日。

  • 芝加哥

    先锋派的BV。拉曼光谱在医疗诊断和硅片测试中的应用。AZoM。//www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=17700。(2021年9月15日生效)。

  • 哈佛大学

    先锋派的BV。2020.医学诊断和硅片测试中的拉曼光谱.viewed September 21, //www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=17700。

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