显微拉曼光谱仪操作规程

显微拉曼光谱仪标准操作规程与技术要点

显微拉曼光谱（Micro-Raman Spectroscopy）结合了显微镜的高空间分辨率与拉曼光谱的化学指纹识别能力，已成为材料科学、生物医学及半导体检测领域不可或缺的分析手段。为确保测试数据的准确性、重复性并延长精密光学元件的使用寿命，标准化的操作流程是每一位实验室从业者的基本功。

开机准备与环境冗余控制

显微拉曼光谱仪对环境稳定性要求极高。在启动设备前，必须确认实验室环境符合以下指标：温度维持在20℃-25℃，波动每小时小于1℃；相对湿度应控制在60%以下，防止光栅及光学反射镜面受潮氧化。

开机顺序通常遵循“先外设后主机”的原则：

1. 开启稳压电源及冷却循环水系统（若配备大功率气体激光器）。
2. 启动激光器控制器，根据实验需求选择激发表长（常见为473nm、532nm、633nm或785nm）。
3. 启动计算机并进入光谱采集软件，激光器需预热20-30分钟，待输出功率稳定后方可进行后续校准。

系统校准：定标是数据真实性的生命线

在正式测量样品前，必须使用标准物质（通常为单晶硅片）进行波数校准。硅片在520.7 cm⁻¹处具有极强的特征峰，是检验系统光路偏移的关键标准。

校准操作步骤：

1. 将硅片置于载物台，切换至50倍或100倍长工作距离物镜。
2. 调节Z轴使硅片表面成像清晰，寻找信号最强点。
3. 执行单次采集，观察峰位偏差。若偏差超过±0.5 cm⁻¹，需通过软件内置的校准程序进行自动补偿。
4. 定期进行强度校准（白光校准），以消除仪器函数对谱线相对强度的影响。

关键实验参数的优化配置

拉曼信号属于弱信号，其信噪比（SNR）受激光功率、积分时间及光栅刻线数共同决定。

• 激光功率控制：遵循“由弱到强”原则。对于有机物、碳纳米材料或有色样品，起始功率应设在1%以下，避免激光热效应导致样品烧蚀或相变。
• 光栅选择：刻线数（如600 gr/mm, 1800 gr/mm）决定了光谱分辨率与扫描范围。1800 gr/mm光栅适用于精细峰形分析，而低刻线光栅适用于宽谱带快速筛查。
• 共聚焦孔径（Confocal Hole）：减小孔径可提高纵向空间分辨率（Z轴切片能力），但会抑制信号强度。在处理薄层样品或包裹体时，需精细权衡。

典型配置参数参考表

以下为实验室针对不同材料采集时的常规参考配置建议：

数据采集与样品保护

在进行Mapping（拉曼成像）时，步进电机的精度（通常为0.1μm级）与聚焦稳定性至关重要。若测试周期较长，需开启软件的自动对焦补功能，防止环境温度漂移导致失焦。

对于易氧化或不稳定的样品，建议使用高数值孔径（NA）的物镜以提高收集效率，从而降低所需的激发功率。采集完成后，务必先关闭激光器光闸（Shutter），再移动载物台，避免高能激光误伤操作者或损毁物镜涂层。

关机规范与日常维护

实验结束，关闭软件并逐一关闭激光器电源。若使用的是氩离子激光器，需等待风机停止转动后再断开主电源。

日常维护中，严禁用手触摸任何光学窗口。物镜表面的浮尘应用皮老虎吹除，严禁在未确认物镜类型的情况下使用有机溶剂擦拭。定期记录激光器功率输出值及硅片半峰全宽（FWHM），建立设备运行档案，有助于在数据出现异常时快速溯源。