激光拉曼光谱仪使用步骤

激光拉曼光谱仪标准化操作流程与实战要点

在现代实验室及工业检测领域，激光拉曼光谱仪（Raman Spectroscopy）凭借其无损、微区、快速定性的优势，已成为分子结构分析的核心工具。作为精密光学仪器，规范的操作不仅关乎数据的准确性，更直接影响精密激光器与探测器的使用寿命。以下基于从业经验，总结了从开机校准到数据产出的标准化作业步骤。

一、 系统启动与环境自检

拉曼光谱仪对环境稳定性要求极高。在开启设备前，需确认实验室温控在20-25℃，湿度低于60%，以减少光路偏移和探测器暗电流干扰。

1. 硬件启动顺序：先开启稳压电源，随后依次启动激光器控制箱、光谱仪主机及计算机控制系统。建议激光器预热至少15-30分钟，以确保输出功率波动率（Stability）降至1%以下。
2. 气路检查：若使用深冷CCD探测器，需确认液氮补充或热电制冷状态；对于配备自动平台的高级机型，应检查行程范围内无障碍物。

二、 系统校准：确保波数的准确性

任何定量或定性分析的前提是波数的。业内公认的标准校准物质是单晶硅片。

• 硅峰校正：将标准硅片置于载物台，调焦至信号最强。单晶硅的一阶特征拉曼峰应精确位于520.7 cm⁻¹处。若偏移超过±0.5 cm⁻¹，必须调用系统内置的自动校准程序（Auto-calibration），通过调整光栅角度或修正软件算法进行补偿。
• 强度校准：定期使用荧光标准物质或白光灯源对不同波段的量子效率进行校准，确保光谱包络线的真实性。

三、 样品放置与显微共聚焦对焦

对于共聚焦拉曼光谱仪（Confocal Raman），Z轴的聚焦精度直接决定了信号的信噪比（SNR）。

1. 物镜选择：根据样品尺度选择物镜。常规搜索使用10×或20×物镜；精细分析则切换至50×或100×长工作距离物镜。
2. 寻找焦点：在白光模式下观察样品表面，待影像清晰后切换至拉曼模式。对于透明样品或多层结构，需通过深度剖面扫描（Depth Profiling）确定最佳激发面。

四、 核心采集参数的优化配置

参数设置是拉曼检测的灵魂。盲目使用高功率或长采集时间往往会导致样品热损伤或信号饱和。

五、 光谱采集与实时监控

在正式采集过程中，需密切观察实时能谱图。若发现基线呈斜坡状剧烈上升，通常是由于样品荧光干扰严重，此时应考虑更换长波长激光器或进行“光漂白（Photo-bleaching）”处理。

采集完成后，软件应自动扣除暗背景（Dark Current）。对于工业现场检测，需记录环境光背景，并在谱图中进行差分扣除。

六、 数据后处理与结果产出

原始谱图通常包含噪声、基线漂移和宇宙射线干扰，需经过科学处理方能用于定性比对。

1. 去噪声与平滑：采用Savitzky-Golay平滑算法，在保持半高宽（FWHM）的前提下降低高频噪声。
2. 基线校正：使用多项式拟合或AirPLS算法剔除荧光背景，使特征峰回归至零基线。
3. 峰拟合（Peak Fitting）：针对重叠峰，应用Lorentzian或Gaussian函数进行分峰拟合，提取精确的峰位、强度及积分面积数据。

七、 维护与关机规范

实验结束，先将激光器功率调至零或关闭激光出光口，随后通过软件关闭激光器电源。退出程序后，清理载物台，将物镜转回低倍位，严禁将样品长期遗留在显微镜下。

遵循上述流程，不仅能获得具有高重现性的学术/检测级数据，更能有效保障昂贵的拉曼光谱系统处于佳运行状态。对于特殊样品如生物组织或易燃化学品，还需额外考虑防辐射保护与微流控降温措施。