顯微拉曼光譜儀可在微米級微區(qū)實現(xiàn)對樣品化學(xué)組成、晶體結(jié)構(gòu)的無損檢測，空間分辨率可達1-2微米。
顯微拉曼光譜儀的檢測核心依托拉曼散射效應(yīng)，即光與物質(zhì)分子相互作用產(chǎn)生的非彈性散射現(xiàn)象，結(jié)合顯微聚焦成像技術(shù)，實現(xiàn)微區(qū)樣品的準確光譜采集與分析。
當單色激光光源發(fā)出的激發(fā)光照射到樣品表面時，光子與樣品分子會發(fā)生兩種散射作用。第一種為瑞利散射，屬于彈性散射，絕大多數(shù)入射光子與分子發(fā)生彈性碰撞，僅改變傳播方向，光子能量、光的頻率與波長保持不變，這部分散射光強度高，但不攜帶分子結(jié)構(gòu)信息，是檢測中需要過濾的干擾信號。
第二種為拉曼散射，屬于非彈性散射，僅有約百萬分之一的光子與樣品分子發(fā)生能量交換，光子能量、頻率發(fā)生改變，產(chǎn)生頻率位移現(xiàn)象，該位移量被定義為拉曼位移。根據(jù)能量交換形式，拉曼散射可分為兩類：一是斯托克斯散射，光子將部分能量傳遞給分子，自身能量降低、波長變長、頻率降低；二是反斯托克斯散射，分子將自身振動能量傳遞給光子，光子能量升高、波長變短、頻率升高。
拉曼位移的數(shù)值僅與樣品分子的化學(xué)鍵振動、轉(zhuǎn)動能級特性相關(guān)，與入射激光波長無關(guān)，是每種物質(zhì)的“分子指紋”。通過解析拉曼光譜的峰位、峰強、峰形及位移數(shù)據(jù)，即可準確判定樣品的分子組成、晶型結(jié)構(gòu)、分子作用力、微觀缺陷及應(yīng)力狀態(tài)等關(guān)鍵信息。
區(qū)別于普通拉曼光譜儀，顯微拉曼光譜儀集成高精度顯微光學(xué)系統(tǒng)，可通過物鏡將激光準確聚焦至微米甚至亞微米級微區(qū)，實現(xiàn)定點激發(fā)檢測。同時，顯微成像系統(tǒng)可實時觀測樣品微觀形貌，準確定位待測區(qū)域，有效規(guī)避樣品雜質(zhì)、基體干擾，解決了傳統(tǒng)光譜檢測無法微區(qū)準確分析的難題，實現(xiàn)“所見即所測”的原位檢測效果。
儀器整體工作流程閉環(huán)且準確：先激光光源輸出穩(wěn)定單色激發(fā)光，經(jīng)光路系統(tǒng)濾光、校準后，通過顯微物鏡聚焦照射樣品微區(qū)；樣品產(chǎn)生的散射光經(jīng)物鏡回收，通過濾光系統(tǒng)剔除高強度瑞利散射光，保留有效拉曼散射信號；隨后散射光傳入分光系統(tǒng)，經(jīng)光柵色散拆分不同波長的信號光；探測器將光信號轉(zhuǎn)化為電信號，傳輸至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，生成可視化拉曼光譜圖譜，完成數(shù)據(jù)分析與結(jié)果輸出。
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