多聚焦共聚焦拉曼光譜儀的優點

　　由于拉曼散射過程固有的低效率，拉曼顯微鏡的一個主要技術限制是信號采集時間過長。例如，使用自發拉曼微光譜對生物標本進行化學分析或成像需要幾十秒或幾分鐘的時間。表面增強拉曼散射(SERS)、相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)和受激拉曼散射(SRS)被開發用來增強拉曼散射信號，以提高拉曼分析或成像的速度。
 

　　然而，在SERS中使用金屬納米顆粒對生物應用造成了一些缺點，CARS或SRS通常局限于查詢一個振動模式，而不是同時測量標本的全拉曼光譜。在不使用外源標記或納米顆粒的情況下獲得完整的光譜(例如400-2000 cm-1)可以更好地了解樣品中的化學成分和分子結構。為了提高自發拉曼光譜的分析通量或成像速度，人們也做出了努力。線掃描拉曼成像系統使用激光線照明代替單一激光焦點，與傳統的逐點掃描技術相比，成像速度更快。然而，線掃描技術的成像速度的提高是有代價的；沿激光線方向的空間分辨率降低。近年來，多聚焦共聚焦拉曼光譜儀通過在樣品平面上產生多個激光聚焦，同時獲取所有激光聚焦點的所有拉曼光譜，實現了并行拉曼采集。多聚焦共聚焦拉曼光譜儀已被證明不僅能提高成像速度，還能保持最佳(衍射受限)的空間分辨率。
 

　　在多聚焦共聚焦拉曼光譜儀中，一束激光通常會產生多個激光聚焦。作為一種分時技術，一般采用振鏡作為快速掃描儀，對單個激光聚焦進行快速掃描，形成分時多聚焦。另一種技術使用空間光調制器(SLM)或微透鏡陣列從一束激光產生多個激光焦點，這被認為是一種空間多路復用技術。多聚焦共聚焦拉曼光譜儀的重要組成部分是對來自多個激光聚焦的所有拉曼光譜的平行檢測。使用微透鏡陣列來產生多個激光聚焦。纖維束被用來從激光聚焦陣列中收集所有的拉曼信號，然后以線性堆疊的形式傳輸到光譜儀的入口狹縫。采用多通道電荷耦合器件(ccd)攝像機對所有的拉曼光譜進行了檢測。使用一對掃描鏡產生分時的多個激光聚焦，第三個振鏡通過光譜儀的入口狹縫將每個聚焦的拉曼信號同步投射到多通道CCD相機上。每個光譜被放置在相機的不同像素行上，以避免附近光譜通道之間的重疊和串擾。多聚焦共聚焦拉曼光譜儀在分析吞吐量或成像速度上比傳統的單點共聚焦拉曼系統快10倍以上。然而，這些之前的工作都是基于一維檢測技術，例如，沿CCD相機的垂直像素(沿光譜儀的入口狹縫方向)分辨無串擾的拉曼光譜。多通道CCD探測器的垂直尺寸限制了可以同時檢測的光譜數量，這最終將限制并行拉曼采集的進一步改進。