對(duì)于剛接觸拉曼光譜的研究者，最常提出的問題是："我需要什么激光激發(fā)波長(zhǎng)?" 答案顯然取決于待測(cè)材料本身。材料的拉曼散射截面及其物理光學(xué)特性都至關(guān)重要。若樣品對(duì)激發(fā)波長(zhǎng)透明且足夠薄，可能會(huì)檢測(cè)到基底材料的光譜貢獻(xiàn)，這種貢獻(xiàn)既可能是拉曼散射也可能是光致發(fā)光。

拉曼光譜中的激光器有許多不同的波長(zhǎng)，通?？蛇x擇的范圍從紫外，可見光到近紅外等等。對(duì)于某一個(gè)特定應(yīng)用的比較好波長(zhǎng)并不總是顯而易見的，拉曼實(shí)驗(yàn)中的優(yōu)化需要考慮很多變量，而變量中很多都與波長(zhǎng)相關(guān)。

首先，拉曼信號(hào)非常弱。它來自于樣品材料中的光子 - 聲子相互作用，而這是一個(gè)強(qiáng)度很小的過程。另外，拉曼散射強(qiáng)度與激發(fā)波長(zhǎng)的四次方成反比，這意味著在長(zhǎng)波長(zhǎng)激光激發(fā)的拉曼信號(hào)更加弱。

選擇激發(fā)波長(zhǎng)時(shí)的另一個(gè)考慮因素是材料光密度隨波長(zhǎng)的變化。如果材料是透明的，則激光束的焦深將由透鏡的數(shù)值孔徑、激光的波長(zhǎng)以及該波長(zhǎng)處樣品折射率的實(shí)際分量決定。但是，如果樣品不透明，則光穿透深度將不是由物理光學(xué)元件決定的，而是由樣品在該波長(zhǎng)下的吸收率決定的。這些情況使許多光譜學(xué)家能夠通過改變激發(fā)波長(zhǎng)來對(duì)半導(dǎo)體等材料進(jìn)行深度剖析。通常，激發(fā)波長(zhǎng)越長(zhǎng)，光穿透樣品的深度就越深。市售可見波長(zhǎng)激光器的范圍所提供的半導(dǎo)體深度穿透變化與某些微電子器件的制造深度相匹配。

785nm做拉曼的優(yōu)勢(shì)

拉曼光譜中最常用的波長(zhǎng)是785nm。它兼顧了信號(hào)強(qiáng)度、熒光干擾、探測(cè)器效率、成本效益和激光器之間的比較好平衡。當(dāng)然，具體的波長(zhǎng)還要取決于具體的應(yīng)用。

1. 熒光抑制優(yōu)勢(shì)

785nm 屬于近紅外波段，其能量相對(duì)較低，能夠大幅降低樣品本底熒光的激發(fā)概率。在生物、高分子材料等容易產(chǎn)生熒光的樣品檢測(cè)里，這種特性尤為重要，它可以讓拉曼信號(hào)更加清晰地呈現(xiàn)出來。在生物樣品(細(xì)胞/組織)、碳材料(石墨烯/碳納米管)、染料/色素等強(qiáng)熒光體系中，785nm可有效提取拉曼信號(hào)。

2. 穿透深度與生物兼容性

較低的光子能量使得 785nm 激光器對(duì)樣品造成的熱效應(yīng)和光化學(xué)損傷較小。這一優(yōu)勢(shì)讓它非常適合用于活體組織、有機(jī)分子以及納米材料等對(duì)光較為敏感的樣品分析。

3. 信噪比優(yōu)化平衡

785nm 激光處于硅基探測(cè)器(如 CCD)的高靈敏度響應(yīng)范圍內(nèi)，這樣就無需使用成本較高的制冷型探測(cè)器，從而降低了設(shè)備的整體成本。

4. 降低光損傷風(fēng)險(xiǎn)

較低的光子能量使得 785nm 激光器對(duì)樣品造成的熱效應(yīng)和光化學(xué)損傷較小。這一優(yōu)勢(shì)讓它非常適合用于活體組織、有機(jī)分子以及納米材料等對(duì)光較為敏感的樣品分析。785nm激光器在常規(guī)拉曼檢測(cè)中實(shí)現(xiàn)了熒光抑制、穿透深度、檢測(cè)靈敏度的比較好平衡，是生物醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域的理想選擇。對(duì)于特殊需求(如深色樣品需1064nm，無機(jī)材料需532nm)，建議采用多波長(zhǎng)聯(lián)用系統(tǒng)。

審核編輯 黃宇