超敏感3D共聚焦拉曼成像

通过将拉曼光谱仪集成在最先进的共聚焦显微镜设置中,拉曼成像的空间分辨率横向下降至200 nm,并且可以使用可见光的光激发来垂直实现500 nm。只有来自图像焦平面的光才能到达检测器,从而强烈增加图像对比度并稍微增加分辨率。特殊过滤器用于抑制反射的激光灯,同时使拉曼散射的光线可以使用光谱仪/CCD摄像头组合检测到。

使用此设置,在每个图像像素上获取完整的拉曼光谱,通常在0.7至100 ms之间。将各个光谱组合在一起,形成由数万个光谱组成的拉曼图像。从这个多光谱文件中,通过在所有光谱中的某个拉曼线上集成或评估各种峰值属性(例如峰宽度,最小值/最大分析或峰位置)来生成图像。

由于共聚焦排列,如果样品是透明的,则可以进行深度分析和3-D成像。在需要最低可能的激发能力水平的精致和珍贵样品进行测量时,使用这种敏感的设置也可能是一个优势。对快速动态过程的时间解决研究也可以从超快的光谱采集时间中受益。

油烷烃水乳液

在以下研究中,超快共聚焦拉曼成像能力alpha300 r被用来分析三个维度的油碱 - 水乳液。在30 x 30 x 11.5 µm的体积中,在z方向上获取了23次共焦拉曼扫描,导致23个拉曼图像,每个图像由150 x 150像素(22 500个光谱)组成。一张图像的总采集时间为60 s,在23分钟内获取完整的堆栈(517 000拉曼光谱)。图1A显示了堆栈中的23个颜色编码的X-Y拉曼图像之一(绿色:油,红色:烷烃,蓝色:水),相应的光谱(DEMIXED)如图1 B所示。使用3D重建软件,可以创建三种化合物分布的三维图像,如图1 C所示(绿色:油:红色:红色:烷烃,蓝色:水)。

来自3D成像堆栈的23个颜色编码的X-Y拉曼图像之一(绿色:油,红色:烷烃:蓝色:水:30 x 30 µm,150 x 150像素,22 500光谱)。

图1 a:来自3D成像堆的23个颜色编码的X-Y拉曼图像之一(绿色:油:油,红色:Alkane:Alkane,蓝色:水,水,30 x 30 µm,150 x 150 x 150像素,22 500频谱)。

相应的光谱(去混合,绿色:油,红色:烷烃,蓝色:水)。

图1 b:相应的光谱(去混合,绿色:油,红色:烷烃,蓝色:水)。

油,烷烃和水分布的三维重建图像(绿色:油,红色:烷烃,蓝色:水,水,30 x 30 x 11.5 µm,150 x 150 x 150 x 23 Pixel,517 500 Raman Spectra,总获取时间堆栈:23分钟)。

图1 c:油,烷烃和水分布的三维重建图像(绿色:油,红色:烷烃,蓝色:水,30 x 30 x 11.5 µm,150 x 150 x 150 x 23 Pixel,517 500 Raman Spectra,总获取时间堆栈:23分钟)。

微钻石包含在石英中

在下面的研究中,研究了石英中的微钻石包含alpha300 r为了捕获微钻石的3D形状并检测杂质。图2a显示了钻石包含的明亮现场视频图像(底部照明,顶视图)。

钻石包含的视频图像表示拉曼图像的扫描范围。

图2 a:钻石包含的视频图像,指示拉曼图像的扫描范围。

对于3 d拉曼成像,扫描范围为13x16x15 µm,由100x120x12像素组成,导致144,000个拉曼光谱。使用100倍(Na 0.9)物镜,激发波长为532 nm(600g/mm光栅,50 µm针孔)。

图2B显示了完整的微钻石包含的结果3D拉曼图像。钻石以红色显示,而在评估过程中未考虑石英基质,也未显示。在钻石包容性的内部,人们可以识别出绿松石中显示的杂质的各个区域(尺寸范围:少量微米)。相应的拉曼光谱如图2 C(相同的颜色编码)清楚地揭示了730 1/cm附近污染的峰值。

石英包含在石英中的三维重建图像(红色:钻石;绿松石:杂质; 13 x 16 x 15 µm,100x100x12像素,144,000拉曼光谱)。

图2 b:钻石包含在石英中的三维重建图像(红色:钻石;绿松石:杂质; 13 x 16 x 15 µm,100x100x12像素,144,000拉曼光谱)。

相应的光谱(红色:钻石,绿松石:污染)。

图2 c:相应的光谱(红色:钻石,绿松石:污染)。

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