线扫描拉曼微光谱技术为检测微纳米塑料提供了快速方法
发布时间：2023-08-23 10:11:17 阅读数： 30
Credit: Talanta (2023). DOI: 10.1016/j.talanta.2023.125067
微塑料--尺寸小于 5 毫米的塑料颗粒--已成为社会不容忽视的环境污染问题。拉曼光谱技术具有非接触、无损和化学特异性等特点，已被广泛应用于微塑料检测领域。然而，传统的点共聚焦拉曼技术仅限于单点检测，阻碍了检测速度。
在发表于《Talanta》的一项研究中，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所（CIOMP）李蓓研究员领导的研究小组与英国卡迪夫大学（Cardiff University）Wolfgang Langbein教授合作，提出了一种新型线扫描拉曼显微光谱技术，用于快速识别微塑料和纳米塑料。
基于共焦拉曼光谱的基本原理，聚焦的激发光点从一个汇聚点转变为一条具有衍射极限宽度的汇聚线。光学装置采用共轭成像设计。在电荷耦合器件（CCD）记录的二维图像中，垂直维度映射了样品沿激发线的垂直维度，而光谱则沿水平维度分散。这样，一次采集就能获得沿激发线所有空间位置的光谱。
研究人员开发了共焦线扫描拉曼显微光谱系统，建立了线扫描拉曼光谱数据预处理工作流程，并应用因数分解为感度和浓度（FSC3）算法获取拉曼高光谱图像。他们使用凹面圆柱透镜生成激发线，并使用鲍威尔透镜改善能量分布的均匀性。
各种尺寸的塑料珠子被用于尺寸和成分识别。对直径小于衍射极限的 200 nm 的珠子进行了检测，证明了线扫描拉曼光谱系统的超高灵敏度。
此外，还使用了四种塑料粉末样品，进行了长度为 1.2 毫米、高度为 40 微米的大面积测量。令人印象深刻的是，成像时间为 20 分钟，即可获得 240,000 像素的拉曼图像。与点共聚焦拉曼成像相比，线扫描共聚焦拉曼技术将成像速度提高了两个数量级。
线扫描拉曼显微光谱技术具有非破坏性分析、高灵敏度和高通量的特点。通过采用适当的取样技术（如过滤或沉淀），可以获得各种来源的环境样本，包括水、土壤和空气。
参考资料
Qingyi Wu et al, Rapid identification of micro and nanoplastics by line scan Raman micro-spectroscopy, Talanta (2023). DOI: 10.1016/j.talanta.2023.125067
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