공중초점 현미경 라만 스펙트럼

라만 산란은 일종의 비탄성 산란에 속한다.연구용이야격자및분자의진동모드,회전패턴과 한 시스템에 있는 다른 저주파 패턴의 스펙트럼 기술그 원리는 다음과 같다1다음과 같습니다.

그림1 분자 약진 에너지 급도.서로 다른 에너지 레벨의 도약은 서로 다른 라만 신호에 대응한다.선의 굵기는 대체로 신호의 강약을 나타낸다.

산란물 분자가 원래 기본 상태에 있었다고 가정하면, 진동 에너지 수준은 그림과 같다1와 같습니다.입사광이 분자를 비출 때, 빛과 분자의 작용을 불러일으킨다분자의극화율에 변화가 생기는 것은 분자가 광자에 대해 허한 흡수를 일으키는 것과 같다，그리하여전자 약진에가상 에너지 수준（가상에너지상태), 가상 에너지 수준의 전자즉시하위권으로 도약하다.광자를 방출하고즉,산란광。그중 절대다수산란광입사광 주파수와 동일,즉 분자와 빛의 상호작용과정에서 에네르기의 전이가 발생하지 않았는데 이것이 바로 탄성산란으로서 렐리산란이라고 한다.분자나 격자 사이에 에너지 전이가 발생하여 산란광의 주파수가 바뀌는 극소의 분산 사광이 있는데, 이 부분의 산란을 라만 산란이라고 부른다라만에서스펙트럼중, 또 주파수가 입사광 주파수보다 작은 스펙트럼을 스톡스라고 부른다선입사광 주파수보다 주파수가 큰 스펙트럼을 반스톡스선이라고 한다.

서로 다른 분자 나 원자단 의 진동 방식 은 일종 이기 때문 에 그 라만 이 빛 을 산란하는 주파수 도 특이하기 때문 에 라만 스펙트럼 도 별칭 이다“분자 지문”스펙트럼라만 스펙트럼의 응용은 매우 광범위하며, 재료의 화학 성분, 화학 구조, 상화 형태, 결정도 및 분자 상호작용의 정보를 표징할 수 있으며, 또한 결정 내의 불순물, 응력, 그리고 온도 등의 정보를 얻을 수 있다.

상술한 각 응용 분야에서 피검측물의 크기가 끊임없이 축소됨에 따라, 특히 마이크로미터 심지어 나노미터 척도에 진입함에 따라, 라만 스펙트럼에 대한 분석은 그 공간 해상도를 높여야 하기 때문에, 공중초점 현미경 라만 스펙트럼 검측 기술이 생겨났으며, 현미경을 결합한 현미경 증폭 기능 및 공중초점 구멍을 통해 생겨났다도메인 제한 기능라만이 감지하는 공간 해상도를 광학 회절 한계, 즉 마이크로미터 심지어 마이크로미터급까지 높일 수 있다.그림2공중초점 현미경 라만의 전형적인 광로 안내도입니다

그림2 공중초점 현미경 라만 스펙트럼 원리도

코크스 현미경 라만 스펙트럼은 3차원 분별력을 실현할 수 있으며, 마이크로나노미터 척도의 샘플뿐만 아니라 여러 층의 박막 중 서로 다른 층과 인터페이스, 투명한 샘플 표면 아래의 불순물이나 오염물 등을 분석할 수 있다.

점 스캔 또는 면 스캔매핑라만 스펙트럼의 2 기능아니면3차원 영상.추출을 통해매핑의 각 점에 대한 라만 정보, 라만 이미지는 다양한 재료 속성을 나타냅니다.(성분, 구조, 상, 다형태, 응력, 결정도)의 공간 분포입니다.

공중초점 현미경 라만스펙트럼 응용

1.화학 분야：

화학 결합 및 대칭 분자의 진동 주파수는 모두 특이하다따라서라만 스펙트럼제공었분자 감별중요한 수단. 예를 들어,SiO는, Si2O는2,화Si3O는3의 진동 주파수는 감별할 수 있는 것으로 적외선 분광학 및 라만 분광학 배위 분석의 기초로 병렬된다。라만 변위의 크기, 강도 및 라만 봉의 형상은 화학 키, 관능단을 감정하는 중요한 근거이다.편광 특성을 이용하여 라만 스펙트럼은 분자 이구체 판단의 근거로 삼을 수도 있다.촉매화학에서 라만 스펙트럼은 촉매 및 표면상 물질의 구조 정보를 제공하고, 촉매 제조 과정을 실시간으로 분석할 수 있다.라만 스펙트럼은 연구 전극이다/용액계면의 구조와 성능의 중요한 방법은 분자수준에서 전기화학계면의 구조, 흡착과 반응 등 기초문제를 깊이있게 연구하고 전기촉매, 부식과 전기도금 등 분야에 응용할수 있다.

(참고문헌:크라이츠베르크등,저널 오브 파워 소스 282.(2015):294-298）

그림3 리는이온 전지Si전극의 충전과 방전 과정 중의 제자리 라만 스펙트럼

평가 중나는₂S전구체 불순물 쌍W도핑나는₃PS₄합성된 그림자울리다중, 통과라만 스펙트럼분석할 수 있다Na₂S-d 에서 481、498cm의⁻¹다황화물이 나타나는 곳(Na₂Sₓ) 피쳐 피크,Na₂S-c 에서 967、1005、1025cm의⁻¹나타나다SOₓ상관봉,Na₂S-p 에서2560cm의⁻¹약한 봉우리가 있어 미량을 가리킨다 NaSH는(순화 과정 중 다황화물 환원 산물), 삼자 모두207cm의⁻¹곳곳에 있다 Na₂S 강진동봉. 따라서 다른 기술과 결합하여 다음과 같이 추정할 수 있습니다.Na₂S-c 주요 포함SOₓ불순물,Na₂S-d 다황화물 및 미량 함유SOₓ，Na₂S-p 기본적으로 이 두 종류의 불순물이 없으며, 서로 다른 불순물이 전해질 합성에 미치는 영향을 후속적으로 연구하기 위해 순도를 제어할 수 있는 전구체를 제공한다.（참조 문서:Felix Schnaubelt는등, Energy Mater.2025년, e03047）

그림4 라만 스펙트럼 분석 상용 Na₂S-c, 건조 처리의 Na₂S-d, 순화 처리의 Na₂S-p의 구조와 불순물 분포

2.식품 안전

라만 스펙트럼은 식물성 기름, 미네랄 오일, 돼지 체지방을 포함한 버터 오일의 다른 농도의 비유지방 혼합물을 검사하는 데 사용됩니다.에서774cm의−1체인탄화수소C-C/C-H확장),971 cm의−1（CCH는안쪽으로 흔들림),1265 화 1656 cm의−1(순식- RHC = CHR진동) 지점의 특징인 라만봉은 이런 혼합물을 명확하게 구분할 수 있다.(참고문헌:디니스는등,식품 통제, 2025,178,111481）

그림5 .버터(CG)광물유(MO)팜 오일(PO)땅콩기름(Gn0), 목화씨유(CSO)돼지 체지방(PBF)의 평균 귀일화 라만 스펙트럼

라만 스펙트럼 기술을 통해 온실 시금치 질산염의 고정밀도, 비파괴성 정량 모니터링을 실현하였다，화학 계량학 모델과 결합하여 복잡한 스펙트럼에서 질산염 농도와 고도로 관련된 특징을 추출하여 질산염에 대한 신속하고 정확한 계량화를 실현하였다정확한 농업을 위한 착지 가능한 솔루션 제공. (참고 문헌:파올로는등,농업 및 식품 연구 저널,2025,21,일01839.）

그림6 시금치 잎의 축적 라만 스펙트럼

특정 범위 내의 스펙트럼 표시는 안토시아닌과 탄수화물의 진동 패턴에서 유래하여 파란색을 정확하게 구분할 수 있다딸기딸기, 라즈베리, 블랙베리와의 세립도 차이,라만 스펙트럼이러한 베리 분자의 구성에 대한 더 깊은 이해를 제공하며 미래 식품 안전 및 품질 관리 연구에 견고한 토대를 제공합니다.，식품 산업의 품질 평가를 위해 빠르고 손상되지 않으며 저렴한 방법을 제공합니다.(참고문헌:스티븐은등,식품 구성 분석 저널,2025,137:106898）

그림7 네 가지베리 샘플 추출물라만 스펙트럼

3.고체 물리학：

원료 특성, 온도 측정 및 샘플 찾기결정 취향. 예를 들어,단결정, 다결정 및 비결정의 구분에 대해 라만 스펙트럼의 넓이는 결정체의 질량을 표징할 수 있으며 특정한사운드 모드모니터링 기능 2차원 재료계층 수와 두께를 빠르게 파악. 또한 라만 스펙트럼은 고정을 모니터링할 수 있다몸에 대한 저주파 발생 (예:플라즈마, 자기 진자와 초전도 기체의 자극.통과스톡스선화반대스톡스 라인강도의 비율, 결정의 온도를 알 수 있습니다。（참조 문서:Biplab는등,앱피스익스프레스, 7, 022401 (2014)）

그림8 질화붕소 나노튜브(BNNT는) 의 라만 스펙트럼, 그 중 결정 온도는 계산을 통해E2g는패턴의 스톡스와 반 스톡스 라인의 강도는 비교할 만하다.

4.생명 과학

단세포 라만 스펙트럼은 세포 내 핵산, 단백질, 지질 함량 등 대량의 정보를 제공할 수 있으며, 세포를 손상시키지 않는 조건에서 실시간으로 세포 구조 변화를 동적으로 모니터링할 수 있어 세포 수준의 질병 진단 (예: 암세포 검사), 세포 약물 처리, 단세포 생명 활동 검사 등 분야에 응용될 수 있다.(참고문헌:프로이디거등,과학, 322, 1857 (2008)）

그림9 세포 내 지방 방울과 세포 핵 내 영역의 자극받은 라만 산란 스펙트럼 (왼쪽) 과 자극받은 라만 영상 (오른쪽)。

동물 세포 외에도 코알라만 스펙트럼도오이(뿌리, 줄기, 잎 조직 중 세포벽의 화학성분 공간 분포와 구조적 특징을 무표시, 무손상으로 시각화하는 데 사용，분자 와 형태학 수준 에서 동시에 제기하다식물 세포벽의 복잡한 조직 구조를 제공하는 다차원 정보.1598년, 1621년, 1658cm⁻¹등위치의 봉목질소를 위해,1092cm의⁻¹ (C-C, C-O)신축진동)화1337cm의⁻¹ (HCC, HCO)변형진동)의 봉 은 섬유소 가 세포벽 의 주요 성분 임을 나타낸다，1523년, 1156년, 1005cm⁻¹의 강봉위카로티노이드특징봉. (참고 문헌:Beum은등,식물 2018, 7, 7）

그림10 (A) 뿌리, 줄기, 잎목질부 세포벽이 다른 아구성에서 채집한 라만 스펙트럼

목질소、섬유소、유호라복소다양한 부위의 라만 성상(B)뿌리(C)줄기(D)잎

5.반도체

라만 스펙트럼은 반도체 재료의 순도, 불순물, 결함 또는 오염물 분석, 화합물 반도체의 합금 성분, 초결정 또는 이질 구조 연구, 응력 또는 응변 특성을 분석하는 데 사용될 수 있다, 이온 주입 후 반도체의 손상 분포, 외연층의 질량, 성분, 캐리어 농도 등.

그림11 단일ZnO는나노 루프의 현미경 이미지 (왼쪽), 일반 라만 이미지 결과 (가운데) 및 편광 라만 이미지 결과 (오른쪽).

5.재료 분석

라만 스펙트럼은 재료 과학에서 물질 구조 연구의 유력한 도구이다.다양한 박막의 구조 분석 (예:단결정, 다중결정, 마이크로결정및 비실리콘 및 붕화 비실리콘, 수소화 비실리콘, 금강석, 류금강석등탄소 재료기다리다; 고온에 견디는 재료의 상구조를 분석하고 각종 나노 재료의 양자 사이즈 효과를 연구할 수 있다.고분자 중합물의 분자 구조와 구성, 입체 규정성, 결정과 분자 사슬의 취향, 분자 상호작용 등을 분석한다.(참고문헌:왕등,옵트.어머니익스프레스, 10, 1092 (2020)）

그림12ReS2는분자막의 라만 스펙트럼과매핑。

더 많은 라만 스펙트럼 기술:

1.공진 라만 스펙트럼

일반적으로 라만 스펙트럼의 자극 광 에너지는 분자의 흡수 에너지 레벨이나 고체 중의 에너지 밴드와 일치하지 않기 때문에 분자가 자극 광자에 대한 흡수는“허”의 흡수, 이것도 본문이 처음에 가리키는 전자 흡수 광자가 하나로 약진하는 것이다“허능태”그러나, 자극 발광 에너지가 측정 대기 분자의 어떤 전자 흡수봉과 가깝거나 중합될 때, 이 분자의 어떤 또는 몇 가지 특징인 라만 스펙트럼의 강도는 정상적인 라만 스펙트럼의104배 이상, 그리고 정상적인 라만 효과에서 나타나기 어려운, 그 강도는 기본 주파수와 비교할 수 있는 다단계 또는 조합 진동 스펙트럼을 관찰했다.일반적인라만과 공진 강화 라만의 원리는 그림과 같다3와 같습니다.(참고문헌:루is et al.,기술암 예방. 치료. 12（4），371 (2013)）

그림13 라만 산란 전자 약진 안내도.(a)일반 라만 산란;（b)) 공명 라만 산란

그림14 정상적으로 암으로 변한 유선 조직과의 공진 라만 스펙트럼(532nm발생)

2. 표면 강화 라만 스펙트럼(SERS는）

특수 제조된 일부 금속 양도체 표면이나 용접 중,흡착분자의 라만산란신호는 일반 라만산란신호보다 크게 증강되였는데 이는 주로 다음과 같은 두가지 류형의 기리로 나뉜다.

（1) 전자기장 강화 기능,주로 금속 표면에 표면 플라스마 공진이 발생하기 때문이다,이러한 증강 효과는 금속 나노 입자의 크기와 모양 및 집적 구조와 밀접한 관련이 있습니다.

（2) 화학 증강 기리는 주로 나노 입자 표면 화학 활성 위치의 성질을 반영하며, 탐침 분자와 금속 표면의 결합 및 분자 흡착 취향과 밀접한 관련이 있다.

표면증강 라만은 라만 스펙트럼의 민감도가 낮은 단점을 극복하고 일반적인 라만 스펙트럼에서 쉽게 얻을 수 없는 구조 정보를 얻을 수 있으며 표면 연구, 흡착 인터페이스 표면 상태 연구, 생물 크기 분자의 인터페이스 취향 및 구조, 구조 연구, 구조 분석 등에 널리 사용되며 화합물의 인터페이스에서의 흡착 취향, 흡착 상태의 변화, 인터페이스 정보 등을 효과적으로 분석할 수 있다.(참고문헌:쿠바등,라만Spectrosc는., 49(9),1426 (2018)）

그림15 표면 강화 라만 산란 원리 설명도.

그림16 혈액 속의 생물 분자의 표면은 라만 스펙트럼을 강화하는데, 그 중 위의 그림은 생물 분자가 유리 기저에서 측정한 라만 스펙트럼이고, 아래의 그림은 생물 분자가 나노에 있는 것이다Ag는입자 표면에서 측정된 라만 스펙트럼

3 근거리 라만 스펙트럼

근거리 광학 기술이 성숙함에 따라 근거리 스캐닝 현미경 시스템은 외광로로서라만은분광기 를 결합하면 초해상도 의 근거리 를 구성할 수 있다라만은스펙트럼 분석 시스템.

근접 라만은 샘플의 초분별 물리 및 화학 정보를 동시에 얻을 수 있습니다.라만 스펙트럼은 샘플의 화학 구조 정보를 나타내며, 형상도는 샘플의 물리적 정보이다.근거리 광학 스캐닝 현미경의 특징과 결합하여 샘플의 점차적으로 라만 스펙트럼을 채집하여 어떤 특정한 파수에서 라만 스펙트럼 그래프를 형성할 수 있다.단분자 수준에서 물질 구조에 대한 연구를 실현할 수 있다.(참고문헌:스테이트너는등,PRL, 100, 236101 (2008)）

그림17 근거리 라만 배치 설명도.

그림18BCB는분자는 바늘끝의 증강과 바늘끝의 증강이 없는 라만 스펙트럼이다.