分享文章
785 nm手持式拉曼光谱是一种成熟的材料识别技术，尤其是在制药、安防领域。现在，瑞士万通开发的新功能将扩展手持式拉曼的应用领域。本文将首先介绍仪器，然后总结785 nm拉曼光谱的几个新应用。
灵活的采样方式、较短的分析时间、小巧的设计和优越的识别能力是785 nm手持拉曼系统非常显著的优点。再进一步研究，看看低激光功率和分辨率是如何影响我们的工作的。
较短的分析时间和较低的激光功率都可以有效延长电池寿命——这是手持拉曼光谱在现场应用中的必要条件。 低激光功率还降低了样品降解的风险，从而可以更安全地分析未知材料。
MIRA独特的光学仪设计可在极短的时间内收集数据，并具有出色的信噪比 (SNR)。 图 1 中高（绿色）和低 SNR（灰色）的比较说明了低分辨率光谱中的噪声如何遮挡目标谱峰。末尾，高 SNR 意味着更多的峰值信息可用于数据库匹配。
表 1 和图 2 演示了波长、激光功率、采集时间和 SNR 之间的关系。观察到 1064 nm 拉曼需要 440 mW的功率和近 10 倍的样品采集时间。而在相同的激光功率（50 mW）下，1064 nm 拉曼的 SNR 比 785 nm 拉曼低近 7 倍。 很明显，由于较低的激光功率和较短的样品采集时间相结合而产生的高 SNR 使 785 nm 拉曼光谱成为分析人员的理想选择。
有关 MIRA 的更多信息，请参阅我们下面的相关应用报告和博客文章。
XTR®：新型荧光抑制技术
激发波长对我们的应用十分重要，例如，532 nm 用于强信号或 1064 nm 用于降低荧光，但具有荧光抑制的 785 nm 拉曼为用户提供了两全其美的选择。 大约 20-30% 的材料在785nm波长的激发下会发出荧光。 然而，MIRA XTR DS（图 3）上的专利算法可以从 785 nm 拉曼光谱中提取有效拉曼信号，同时规避荧光干扰。
阅读我们的白皮书和相关博客了解有关 MIRA XTR DS 的更多信息。
785 nm 手持式拉曼新进展：从荧光干扰中有效提取拉曼信号
拉曼提取技术的优势：
- 无需专业技术，您可以在任何地方快速轻松地识别并收集各种材料信息
- XTR 技术可以分析数千种颜色鲜艳、有机或复杂的样品
- 高分辨率光谱增强了数据库匹配能力，提供快速准确的材料识别
- XTR 技术提供令人难以置信的高信噪比光谱，即使在应对荧光材料时，也能对低浓度组分进行直接、灵敏的分析
创新的灵活采样手段
对我们而言，灵活的采样意味着在每个场景中都能成功收集数据：从直接浸入式采样到透过包装采样。
瑞士万通还提供使用机器人进行远程无接触或防区外数据采集功能（图4）。这些选项都是为了减少与潜在危险化学品的接触。
设想一个大型设施发生重大化学品泄漏：在开始补救之前，必须先进行物质鉴别，不要与未知物质发生接触。在这种情况下，机器人携带带有自动对焦远焦镜头（AFSO）的MIRA XTR DS进入泄漏区域，而人员在安全区进行操作。机器人、光谱仪和长焦镜头都可以远程操作，以收集泄漏物质的相关信息。
阅读瑞士万通自动对焦远焦镜头（AFSO）的彩页获取更多信息。
一个全新的应用和一个全新的市场
高分辨率、荧光抑制和灵活的采样能力对用户来说是巨大的优势。在这里，我们讨论了几个应用示例，以说明手持式拉曼光谱在制药、安防领域之外的应用。
化学品
拉曼技术可以成为化合物合成或研发实验室的有力工具，因为它可以快速识别、检测和表征化学品。然而，部分有机物可能是785 nm拉曼非常棘手的材料。XTR克服了这个问题，如示例所示。
通常合成分子具有多个化学键，并且在拉曼光谱中显示荧光。以叶酸为例，叶酸是一种B族维生素，由于其饱和度和众多的官能团，它也是一种有用的合成材料。叶酸在拉曼光谱下确实会发出荧光，但尽管如此，XTR仍能产生非常高分辨率的光谱。
染料
染料和深色材料通常都会发出荧光，从而掩盖特征峰。
我们用手持式拉曼光谱对一种颜色很深的食品（Koolaid®饮料混合物）进行检测。顶部（蓝色）光谱是785 nm拉曼染料分析产生的强荧光的一个非常好例子。XTR能够很好地从目标材料中提取信号，从而可以在MIRA Cal DS中准确识别诱惑红（FD&C Red 40）。
磺胺酸是另一个很好的例子，它进一步展示使用XTR分析困难材料的优势。
这种化合物很容易形成相当稳定的重氮盐，用作制造染料和磺胺类药物的前体。磺胺酸是一种独特的试剂，高纯度磺胺酸不会发出荧光，但它的高反应特性致使大多数含有微量染料的样品会受到污染，导致它们发出荧光。用XTR测得的对氨基苯甲酸光谱具有清晰的谱峰。
MIRA XTR DS依旧展示了它的优势。芝麻油被用作XTR开发中的主要测试材料，因为它是一种深色的有机物，很难用785 nm拉曼光谱（蓝色）进行分析。然而，XTR可以以足够的分辨率提取拉曼信号，以显示芝麻油的明显特征峰（绿色）。
大多数食用油都有特征峰，但相对峰强度会因油的类型而异。近期发表的一项研究使用MIRA DS来比较1658和1442 cm−1的相对峰值比率用于油混合物的认证和量化[1]。与报道的基线方法相比，XTR提供了更高的光谱分辨率，并且能够对食用油进行更好的认证。
营养药品和膳食补充剂
膳食补充剂通常由大剂量的维生素、矿物质、纤维和抗氧化剂组成，这些维生素、矿物质、纤维和抗氧化剂来自色彩鲜艳的水果和蔬菜。营养药品和膳食补充剂的监管不如药品，但拉曼光谱可以用来确认补充剂的身份。
槲皮素是一种具有抗氧化和抗炎作用的植物提取物，用作膳食补充剂、饮料和食品的成分。尽管存在荧光，但MIRA XTR DS可以捕捉槲皮素的光谱，具有明显且分辨率良好的特征峰。
研究和教育
从非常相似材料之间的区别到目标化合物的检测和相对峰的比较，手持式拉曼光谱在研究和教育方面也有着不凡贡献。
2020年的一项研究比较了手持式和台式拉曼系统，用于分析植物代谢物和诊断农业环境中的植物应力[2].。研究人员得出结论，手持式系统收集高质量数据，在早期诊断和现场实时监测田间条件下的植物应力方面具有优势。这引起了瑞士万通两位同事的注意，他们独立进行测试并确认数据。XTR产生的光谱与报告的结果非常相似（左下方的光谱为绿色），分辨率也高得多。
SERS开发
阅读我们的白皮书和应用报告，了解SERS（表面增强拉曼散射）技术如何发挥痕量检测和荧光消除的优势。
两个新的SERS应用说明了这些优势。第一个是SERS和染料分析的一个很好的例子。第二部分描述了简单的样本清理程序如何提高检测灵敏度。
藏红花认证
鉴别劣质藏红花或假冒藏红花的十分具有挑战，它们当中很有可能添加了染料和其它部物质。这正是 MISA 密闪大展身手的好机会。
阅读我们的博客了解有关MISA 的更多信息。
SERS具有抑制荧光的能力。在对纯藏红花进行拉曼光谱和SERS分析的比较中，SERS背景（橙色）受荧光影响较小。SERS可以对苏丹红1号进行非常灵敏的检测，苏丹红1号是一种有毒染料，在非常低的浓度下用于模仿藏红花的非法着色剂。
阅读下面的应用报告，了解有关藏红花认证的的更多信息。
葡萄干上的杀虫剂
葡萄干作为一种健康的小吃在世界范围内收到欢迎。然而，在监管不善的国家大量使用杀虫剂，使得这种零食成为一种潜在的有害食品。啶虫脒是一种广泛使用的新烟碱类农药，有驱赶蜂群的作用，目前在欧洲的最大残留量为0.5µg/g（500 ppb）。
MISA 密闪提供便携式、灵活的现场SERS分析。使用高挥发性溶剂提取目标化合物，快速蒸发大量上清液（800µL而不是通常使用的200µL）可将检测水平下探至ppb水平。使用这种方法，啶虫脒的测定峰值可低至0.5µg/g（橙色）。
结论
这是手持式785 nm拉曼技术的新进展，口袋设备中的巨大创新。随着XTR技术的应用，一个更广阔的应用前景将被打开。
参考文献
[1] Pulassery, S.; Abraham, B.; Ajikumar, N.; et al. Rapid Iodine Value Estimation Using a Handheld Raman Spectrometer for On-Site, Reagent-Free Authentication of Edible Oils. ACS Omega 2022, 7 (11), 9164–9171. DOI:10.1021/acsomega.1c05123
[2] Gupta, S.; Huang, C. H.; Singh, G. P.; et al. Portable Raman Leaf-Clip Sensor for Rapid Detection of Plant Stress. Sci. Rep. 2020, 10 (1), 20206. DOI:10.1038/s41598-020-76485-5
