当一束激光穿透透明玻璃杯，照射到杯中液体时，约百万分之一的光子会与分子发生“非弹性碰撞”，携带分子振动信息的散射光被仪器捕获——这便是
拉曼光谱仪的核心原理。作为分子结构的“光学指纹识别器”，这项技术自1928年印度科学家C.V.拉曼发现拉曼效应以来，已发展为化学、材料、生物医学等领域的“标配工具”。
一、原理揭秘：光子与分子的“能量对话”
拉曼光谱仪的核心在于检测拉曼散射效应：当激光照射样品时，绝大多数光子发生弹性散射，频率不变；而约0.0001%的光子与分子振动/转动能级相互作用，发生能量交换，产生频率偏移的拉曼散射光。这种偏移量与分子结构直接相关，如同化学键的“振动指纹”。例如，碳纳米管的G峰对应其sp2杂化碳原子的面内振动，而D峰则反映缺陷或边缘结构。
二、技术突破：从实验室到现场的跨越
现代拉曼光谱仪通过三大实现应用拓展：
1.共焦显微设计：采用针孔光阑过滤杂散光，实现1μm级空间分辨率，可分析材料微观缺陷或细胞内成分。
2.多波长激发：通过切换532nm（高灵敏度）、785nm（抗荧光干扰）或1064nm（深穿透）激光，适配不同样品需求。
3.便携化革命：如掌上设备，重量轻，内置锂电池，支持现场快速检测，在海关筛查中实现3秒出结果。
三、应用图谱：从微观到宏观的全场景覆盖
1.材料科学：石墨烯层数测定、锂电池电极材料相变监测、高分子材料结晶度分析。
2.生物医学：肿瘤组织边界识别、药物多晶型鉴别。
3.公共安全：爆炸物检测、食品添加剂非法添加识别。
4.环境监测：水中微塑料分类、大气颗粒物成分分析。
从实验室的精密分析到野外的快速筛查，拉曼光谱仪正以“无损、快速、精准”的优势重塑物质检测范式。随着AI算法与拉曼数据库的融合，未来设备将实现“一键识别”数千种物质，为智能制造、精准医疗等领域注入新动能。
