【新一代小型拉曼必配技術】

    近年來，拉曼光譜快檢技術在食品安全、生物醫藥、分子結構研究、化工過程、生物化學、考古及文物鑒定、法學樣品分析等各行各業得到廣泛應用，被稱為“分子指紋”的拉曼光譜技術因其無損、便捷、速度快、穩定性高的優良特性，在光學快檢領域受到大力推崇。

    但是實際使用過拉曼光譜檢測方法的都知道，由于采用聚焦測量的方式，在對有些目標物檢測時，必須很小心。由物像共軛關系可以知道，只有在光譜儀接收狹縫的像點發出的所有光信號才能被光譜儀所接收。因此當激發激光的聚焦點正好處于這個位置的時候，拉曼信號才有高的收集效率。為了獲得更高的分辨力，色散光譜儀的狹縫，通常只有幾十個微米，所以在進行拉曼檢測的時候我們需要對激光進行聚焦。對于一些應用這是非常方便的，比如需要對天然寶石中的胞體進行研究。但在很多時候，高聚焦也帶來了其它的問題。

    比如：深色物質，由于深色物質會吸收大部分激光功率，因此容易引起樣品的灼燒。在測量文物字畫時有損害樣品的可能，而測量爆炸物品時，甚至有直接引爆的危險。如下圖

    此外，由于拉曼的聚焦特性，因此實際上只能進行“點測量”，對于一些非均勻樣品的分析，高聚焦很可能導致對檢測譜圖代表性的質疑。如果被測物為非均勻混合物，很可能測量的那個點上，并沒有目標物。比如測一個注膠的翡翠手鐲，但測量點上沒有膠，可能就會被誤認為A貨翡翠。測量多組分混合的固體違禁品時，可能測量點上只有食用輔材而不包含違禁品。 如下圖

針對這種情況，出現了一些針對性技術：

    首先是ORS移動光斑技術，這種技術通過降低單個位置激光照射時間來避免引燃物體。但由于微機械傳動結構很難保證光斑運動軌跡在某個平面范圍上均勻分布，因此實際效果只是光斑在某個小范圍內呈線性“抖動”，并且由于單點功率密度并沒有下降，因此很多情況下仍舊會灼燒甚至引爆物品，而且對設備光機結構要求非常高，導致可靠性下降。 

    第二種是TRS透射技術。該技術對樣品要求很高，需要是薄片狀樣品，而且受數值孔徑的限制，這種方式的光學效率不高，測量范圍更小。

    第三種是采用非聚焦方式的“大光斑”技術，由于不在物鏡聚焦點上測量，使得照射光斑擴大，但由于違背了前面所說的聚焦測量的原則，因此導致收光效率大幅損失，即使在周圍加上反射腔做彌補，也至少損失一個數量級以上的光學效率。

    并且，以上三種技術都只能將光斑范圍擴大到毫米級，在實際應用中仍然太小了。而且后兩種技術還會大幅的損失光學收集效率，導致信號惡化，無法有效分辨樣品。

    如何才能獲得一個較大面積的拉曼特征并且實現激光功率的均勻分布，而又不以犧牲光學效率為代價呢？復眼昆蟲眼部分解成無數的復眼，每個小的眼睛均可獨立成像，通過復眼結構昆蟲獲得了更高的視野和反應速度。從昆蟲的復眼，我們獲得了很好的啟示。通過對復眼的仿生，科學家發明了“蠅眼相機”，具有160度的視野，能夠同時聚焦物體的不同深度。

    如果像復眼一樣，有無數個小透鏡同時對激發光聚焦，我們就可以在透鏡的焦平面將激發光平均分配為很多份。每個小的透鏡都是一套獨立的光學系統，光譜儀狹縫和樣品激發位置構成物象共軛關系。由于小透鏡位置不同，我們可以把檢測點覆蓋在一個很寬的范圍同時檢測，解決了拉曼檢測實際上只能進行“點測量”的問題。

    這就是簡智儀器通過研究推出的MOEMS 陣列光斑檢測技術，不止解決了拉曼光譜高聚焦容易引起樣品的灼燒的問題，同時實現了拉曼檢測技術從“點測量”到“面測量”的突破。簡智儀器依托自身元器件級的研發設計能力，突破重重設計和工藝難點，將傳統拉曼中使用的單一透鏡，優化為陣列微透鏡，然后再做對應的光路系統的優化，研發出來的復眼仿生的MOEMS拉曼探頭，實現將檢測范圍擴大為厘米量級！而光點能量降低1-2個數量級，并且在檢測范圍內，均勻分布上百個聚焦光斑點；并且每個光斑點，保持了高數值孔徑，在不顯著降低接收效率的前提下，又均勻地分攤了激光照射功率，可以對樣品進行大面積檢測。

    特別是在測量危險樣品時，由于單點功率低于5mw，因此，安全。*杜絕拉曼光譜灼燒損壞樣品，或者引燃引爆危險品的可能性！并且在均勻分攤激光功率的同時，保持超高拉曼接受效率，不會因為測量深色物體而導致信號惡化無法正確分辨。

    MOEMS 陣列光斑檢測技術可以解決目前對于違禁品等混合樣品在拉曼檢測中出現的代表性問題，避免了對高吸收率物質（如ABS材料等）進行拉曼光譜檢測時出現的燒蝕損毀現象，解決了易燃目標目前無法用拉曼技術直接檢測的問題，同時創新性地實現了低能量密度下的大面積拉曼檢測，是對傳統拉曼檢測技術的革新性變化。簡智儀器有信心，MOEMS將成為下一代便攜式拉曼光譜的常態性必配技術。安全的保證，將大幅擴大拉曼光譜技術的適用范圍。

    簡智儀器在現場快檢技術發展高峰論壇暨2019簡智新品發布會上發布該項新科技，為拉曼快檢底層技術革新拉開了序幕。2019年簡智儀器即將推出的Easy-Raman EV系列新款手持式拉曼光譜產品也將搭載MOEMS陣列光斑檢測技術，敬請期待。