微观世界的 “空间化学地图” 为何重要？

在材料科学、生命科学、地质研究等领域，微观结构的化学成分与空间分布至关重要，地质学家需要知晓矿物包裹体的三维形态与成分，以追溯远古流体演化；生物学家渴望观察细胞内细胞器的化学分布，揭示生命活动规律；材料工程师则需解析复合材料的层间成分梯度，优化产品性能。然而，传统显微技术往往陷入 “平面局限” 或 “损伤困境”：光学显微镜能看清形貌却无法识别成分，电子显微镜需真空环境且可能破坏样品，普通拉曼成像仅能获取二维信息，难以还原三维空间中化学成分的真实分布。

北京卓立汉光仪器有限公司全新推出3D 共聚焦拉曼成像功能，核心原理是通过共聚焦光路设计与深度扫描技术，实现对样品不同深度层的拉曼信号选择性采集，再经层析重建算法拼接为三维化学图像。以微米级空间分辨率、庞大的光谱数据采集能力与无损检测特性，构建微观世界的 “三维化学地图”，让物质的成分与结构在全维度中清晰可见。

技术优势

• 超高分辨率：共聚焦光路设计，有效抑制背景噪声，提升成像对比度。横向分辨率低至0.5um，纵向分辨率低至1um，精准解析微观结构。
• 三维化学成像：深度扫描+层析重建，实现样品3D化学成分可视化。适用于透明/半透明样品，如高分子材料、生物组织、矿物包裹体等。
• 超快采集，高效分析：支持数万至数十万组光谱的采集，形成3D化学组分形貌图。
• 无损检测与分析：样品无须预处理，激光功率可调，获取最原始的化学成分信息，保护珍贵样品（如文物、生物活体样本）。

典型应用：锆石包裹体三维成像分析

矿物中的流体包裹体是记录地质历史的 “天然档案”，其成分与形态蕴含着成矿温度、压力等关键信息。采用卓立汉光自主研制的三维成像系统扫描锆石包裹体，下图展示了该包裹体（50×50×40 μm）的明场显微图像，横向剖面拉曼成像以及三维拉曼成像，其中锆石包裹体以蓝色展示，可以通过拉曼成像观测到包裹体的整个形貌结构和成分分布情况。

图1 包裹体的拉曼光谱成像

图2 包裹体的明场显微图像（a）、横向剖面拉曼成像(b)和三维拉曼成像(c)

结语

3D 共聚焦拉曼成像系统凭借“超高分辨率、三维解析能力以及无损检测特性”这三项核心优势，正逐步成为地质勘探、生命科学、材料研发等多个科研领域不可或缺的常用工具。该系统能够帮助科研人员深入探寻微观世界中的化学信息，为推动相关科研工作的进展发挥积极作用。