Hyperspectral Raman Imaging Using a Spatial Heterodyne Raman Spectrometer with a Microlens Array
Hyperspectral Raman Imaging Using a Spatial Heterodyne Raman Spectrometer with a Microlens Array
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使用具有微透镜阵列的空间外差拉曼光谱仪进行高光谱拉曼成像
DOI：
10.1177/0003702820906222
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发表时间：
2020
影响因子：
3.5
通讯作者：
Michael Angel, S.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Allen, Ashley;Waldron, Abigail;Ottaway, Joshua M.;Chance Carter, J.;Michael Angel, S.
介绍了一种利用空间外差拉曼光谱仪（SHRS）和微透镜阵列（MLA）的新型高光谱拉曼成像技术。这项新技术能够在两个空间维度（x,y）内的空间隔离位置上同时获取宽光谱范围的拉曼光谱，使用电荷耦合器件（CCD）或其他探测器类型（如互补金属氧化物半导体（CMOS）探测器）上的单次曝光。在这里描述的SHRS系统中，使用直径为1600、100µm透镜的4 × 4 mm MLA对样品进行成像，每个透镜照亮SHRS衍射光栅的不同区域，并在CCD上形成独立的条纹图像。来自每个透镜的条纹图像包含被透镜“看到”的样品区域的完全编码的拉曼光谱。由于SHRS不需要移动部件，所有的条纹图像都可以用一个探测器曝光同时测量，原则上使用单次激光，在脉冲激光的情况下。在这篇概念证明论文中，使用各种异质样品的高光谱拉曼光谱来表征空间和光谱分辨率权衡方面的技术。结果表明，空间分辨率是MLA透镜直径的函数，而可分辨的空间元素的数量等于可成像到SHRS探测器上的MLA透镜的数量。光谱分辨率取决于所需的空间分辨率，以及每个透镜或透镜组合在两个衍射光栅上照射的凹槽数量。
A new hyperspectral Raman imaging technique is described using a spatial heterodyne Raman spectrometer (SHRS) and a microlens array (MLA). The new technique enables the simultaneous acquisition of Raman spectra over a wide spectral range at spatially isolated locations within two spatial dimensions (x,y) using a single exposure on a charge-coupled device (CCD) or other detector types such as a complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) detector. In the SHRS system described here, a 4 × 4 mm MLA with 1600, 100 µm diameter lenslets is used to image the sample, with each lenslet illuminating a different region of the SHRS diffraction gratings and forming independent fringe images on the CCD. The fringe images from each lenslet contain the fully encoded Raman spectrum of the region of the sample “seen” by the lenslet. Since the SHRS requires no moving parts, all fringe images can be measured simultaneously with a single detector exposure, and in principle using a single laser shot, in the case of a pulsed laser. In this proof of concept paper, hyperspectral Raman spectra of a wide variety of heterogeneous samples are used to characterize the technique in terms of spatial and spectral resolution tradeoffs. It is shown that the spatial resolution is a function of the diameter of the MLA lenslets, while the number of spatial elements that can be resolved is equal to the number of MLA lenslets that can be imaged onto the SHRS detector. The spectral resolution depends on the spatial resolution desired, and the number of grooves illuminated on both diffraction gratings by each lenslet, or combination of lenslets in cases where they are grouped.
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