拉曼光譜的領導者應用創新的雷尼紹

　　——訪雷尼紹公司中國區拉曼部門王崢總經理

　　【導語】印度科學家C.V.拉曼(Raman)因發現拉曼散射效應獲得了1930年諾貝爾物理學獎，但其后幾十年無法解決拉曼光譜靈敏度較低、體積龐大、操作復雜的難題。1992年，雷尼紹與利茲大學合作推出RM系列激光拉曼光譜儀，開拓了現代拉曼光譜領域的新紀元，為無數應用科學家描繪出一幅幅激動人心的科學畫卷，并不斷實踐雷尼紹公司“應用技術創新”的理念，將拉曼光譜推廣到越來越多的應用領域。近日，分析測試百科網記者采訪到雷尼紹公司中國區拉曼部門王崢總經理，他將帶著我們一同體會雷尼紹的創新歷程，并讓我們更深入地了解拉曼光譜這項應用越來越廣泛的技術，希望對您今日或未來的工作有更多啟發……

雷尼紹中國區拉曼部門總經理王崢

　　雷尼紹的宗旨：應用創新(Apply innovation)

　　王崢經理首先簡介了雷尼紹公司和它成立以來堅持的特色。英國雷尼紹公司是計量科學，拉曼光譜儀，醫療器械領域的領先者，總部位于英格蘭的格洛斯特郡，是當地最大的私人雇主。公司的第一個產品是現任公司董事會主席兼首席執行官David McMurtry爵士發明的觸發式測頭，目的是為了解決協和式飛機上使用的Olympus發動機的特殊檢測要求。“觸發式測頭”這一創新產品使加工件的后續檢測不斷地發生著變革。1973年他和現任副總裁John Deer創立了英國雷尼紹公司。近40年來，雷尼紹公司一直致力于應用領域的技術革新及專利產品研發。

　　1984年，雷尼紹在英國倫敦交易所正式上市，從此，雷尼紹全球化發展的戰略藍圖正式拉開。目前，雷尼紹在世界各地31個國家設有分支機構，員工逾2400人，并且這個數值正在逐年不斷增大。公司主要提供測量、運動控制、光譜儀和精密加工等核心技術。產品可廣泛應用于機床自動化、坐標測量、快速成型制造、比對測量、拉曼光譜分析、機器校準、位置反饋、牙科CAD/CAM、形狀記憶合金、大尺寸范圍測繪、立體定向神經外科和醫學診斷等領域。在雷尼紹的歷史上，共14次獲得英國女王獎，更是在2005，2006，2007年連續三年獲得該獎項。

雷尼紹共14次獲得英國女王獎，更是在2005，2006，2007年連續三年獲得該獎項

　　基于這些應用領域的創新，所以“我們開發的創新產品顯著提高了客戶的經營業績——從提高制造效率和產品質量、極大地提高研發能力，到顯著改進醫療過程的功效。”王總自豪地表示。

雷尼紹中國公司北京分公司 門口處的幾個櫥窗里展示著雷尼紹公司研發的各個精密部件，并通過液晶展示屏分享雷尼紹的應用創新成果，讓每位員工和到訪者腦海里都不斷重述雷尼紹RENISHAW的宗旨：apply innovation 應用創新

　　拉曼光譜 vs. 紅外光譜

　　為便于小編理解，經驗豐富的王總經理為小編“普及”了簡要的分子光譜尤其是拉曼光譜的知識。拉曼、紅外、近紅外同屬分子光譜，檢測的對象都是非金屬。而拉曼和紅外是互補的。紅外應用于那些偶極矩有變化的分子，拉曼應用于有極化率變化的分子。相較而言，紅外在有機方面應用更多，拉曼在無機方面應用更多;但并不是絕對的，它們也相互有重疊。拉曼光譜主要用于定性，也有一些用戶在嘗試拉曼的定量。

　　拉曼和紅外相比的優點是：

　　1、 拉曼不需要樣品制備。紅外、近紅外和色譜質譜比，已經是無損測定，不要樣品制備了，拉曼更加徹底，根本沒有樣品前處理的方式——呵呵，小編想起紅外光譜的壓片操作就比較頭疼。

　　2、 拉曼做水溶液是個強項。水對拉曼是沒有干擾的，可以透過水直接得到樣品信息，但是紅外來說，水的干擾很大。這是拉曼比較大的優勢。

　　3、 拉曼的低波數也是一個優點，拉曼可以做到很輕松地做到50個波數甚至更低。紅外雖也可以實現低波數(遠紅外)，但是對儀器的要求更高，因為在遠紅外區水蒸汽的干擾非常大。所以在絡合物、水位配合物的測定中，拉曼就更加適合了。

　　總結來看，拉曼光譜具有如下特點：

• 樣品無需制備；
• 對樣品無接觸，無損傷；
• 所需樣品量少；
• 快速分析，鑒別各種材料的特性與結構；
• 能適合黑色和含水樣品；
• 高、低溫及高壓條件下測量；
• 光譜成像快速、簡便，分辨率高；
• 儀器穩固，體積適中；
• 維護成本低，使用簡單。

　　雷尼紹：開創現代拉曼光譜的新紀元 讓拉曼測定簡便易行

　　談到雷尼紹拉曼光譜發展的里程碑，王總神采飛揚，他說：雷尼紹公司通過了ISO9001質量認證，光譜類產品主要有：實驗室研究用激光共焦顯微Raman 和激光共焦顯微-PL光譜儀及工業在線用拉曼光譜儀、激光器和CCD探測器等。1992年雷尼紹與利茲大學合作推出的RM系列激光拉曼光譜儀，革新了拉曼光譜技術，在現代拉曼光譜領域開拓了一個新紀元;并因此于1993年獲得查爾斯王子科學發明獎，1995年獲得英國女皇技術獎和最佳科學儀器制造商獎。

　　為說明“現代拉曼光譜”與“傳統拉曼光譜”的區別，王總經理為小編“普及”了一下歷史知識：拉曼光譜雖然獲得了1930年的諾貝爾物理學獎，但90年以前的拉曼儀器均屬于傳統拉曼，傳統拉曼非常復雜，不直觀，光譜內部有很多復雜的光路調整，體積也非常龐大。1992年雷尼紹與利茲大學合作推出RM系列激光拉曼光譜儀后，直接推動了現代拉曼儀器的發展，而現代拉曼的設計理念就是讓更多的用戶可以方便使用。“最初人們對拉曼有些敬而遠之，認為只有搞物理的人可以使用拉曼，化學家、分析檢測實驗用戶都認為拉曼太復雜，所以雷尼紹92年推出的現代拉曼光譜，目的就是‘讓拉曼平民化’，每個實驗室就可以輕松操作。”

Renishaw 公司領先設計并生產以一種全息濾光片為關鍵器件的新型拉曼光譜系統。由于這個器件解決激光瑞利散射對較弱的拉曼信號的收集所產生的強干擾，因而新型的拉曼 光譜系統是徹底改變80年代只能靠大型長焦距多級光柵光譜儀以及大功率激光組成的復雜的光譜系統進行難度較大拉曼實驗工作的局面。inVia 是代表性的最新型號。

　　2003年，雷尼紹公司利用公司優勢推出了配置更加靈活，使用更加簡單，自動化程度更高的InVia系列拉曼光譜儀。用戶可根據自己的需求選擇 不同的功能模塊，及相應的自動化程度。所有的inVia拉曼系統把具有極高的靈敏度作為標準，將配置靈活和高靈敏度集中于同一套拉曼譜儀上。

　　二十多年來，雷尼紹一直秉承 “Apply innovation”的公司理念，不斷創新技術(如數字化控制新型共焦專利技術；快速連續掃描技術；拉曼光譜直接成像技術；近場光學顯微鏡(NSOM)-拉曼，掃描電鏡(SEM)-拉曼聯用技術以及大面積線聚焦快速連續掃描 (StreamLineTM) 技術等等)，使其在拉曼技術前沿始終保持領先地位，引領世界拉曼技術的新潮流。

,  　雷尼紹拉曼光譜的五大創新和優勢

　　雷尼紹在拉曼光譜新技術方面的五大創新：

　　1、 靈敏度遠高于其它同類拉曼譜儀，模塊化設計，波長可任意選擇，配置靈活，升級容易。

　　2、 所有傳動部件均采用光柵尺閉環控制，儀器精度和重復性比其它同類光譜儀提高了一個數量級。

　　3、 可一次連續掃描大范圍的拉曼光譜(專利)，無需接譜，無需使用低分辨率光柵。

　　4、 受專利保護的最新的顯微共焦系統，可連續調節共焦深度，并大大提高了儀器的光通量和穩定性。

　　5、 受專利保護的拉曼或熒光信號一次直接成像，迅速獲得材料的空間分布。

　　雷尼紹激光拉曼光譜儀的優勢：

　　1、 具有配置靈活、高靈敏度、穩定可靠的特點，成為用戶的首選設備。關于靈敏度，王總特別強調說：過去，信號微弱一直是拉曼光譜不及紅外光譜應用廣泛的主要原因。而現代拉曼光譜得以廣泛應用，一個重要因素是大幅提高了靈敏度。雷尼紹InVia系列的激光拉曼光譜儀，靈敏度遠高于市場上其它同類拉曼譜儀。

　　為什么雷尼紹拉曼光譜的靈敏度最高，小編查閱了相關文獻：90 年代Renishaw 領先設計的新型激光拉曼光譜系統的實現最根本的是得益于一種特別的全息瑞利濾光片。因為拉曼信號收集的主要困難在于：與激光同頻率的瑞利散射比拉曼散射要強10 個數量級以上，而拉曼峰又離激光很近。對拉曼散射這種弱信號，整個儀器的靈敏度是第一位的。新型的inVia 使用兩片瑞利濾光片設計出一個特殊的器件，可濾除瑞利散射達10 個數量級之多，而透過率達80 %。該設計用于激光拉曼光譜系統，并申請專利。這個器件位于光路的“咽喉要道”，它既起著將引入系統的激光向顯微鏡方向(即樣品處)高效反射(95 %)的作用，又讓來自顯微鏡的信號能高效(80 %)透過，到達光譜儀和CCD 檢測器。從而實現比其它廠家后來使用別的設計高得多的通光效率。2003 年以來inVia 上又作新的改進：激光引入光路和信號光路在不同激發光波長之間不再共用，而是配以各激光波長各自優化的光學元件(反射鏡、透鏡等) 。這樣到達樣品的激光功率盡可能保持最大，樣品的拉曼光譜信號經過從顯微鏡向CCD 探測器的信號光路中損失也盡可能小，使整個儀器的信號靈敏度又進一步提高。

新型的inVia 使用兩片瑞利濾光片設計出一個特殊的器件，位于光路的“咽喉要道”

　　2、 雷尼紹拉曼光譜儀配有多種附件：高精度三維自動平臺，逐點掃描成像。大樣品附件、高靈敏度光纖探頭、變溫及高壓等附件。

　　3、 配有多種探測器：可選紫外或紅外增強CCD，電子冷卻，具有最佳分辨本領和最佳圖像質量。可選第二探測器，PL測量擴展到1.7微米。

　　4、 可與其它儀器聯用：可擴展為最新的拉曼和紅外一體化的原位檢測Raman/IR系統，與掃描電鏡聯用的SEM/Raman，與原子力/近場聯用的AFM/NSOM/Raman。

　　不斷拓展的拉曼應用領域

　　拉曼光譜儀的應用非常廣泛，可應用于制藥、碳與金剛石、材料科學、地質科學與寶石學、刑偵科學、納米技術、藝術品與文物、半導體、生命科學等各個領域。據王總介紹，除了從事物理、化學、材料等研究的研究所大量購買了雷尼紹的拉曼光譜儀，地質調查領域和法庭科學是雷尼紹在中國市場應用極為成功的兩個領域。地質調查領域主要用于地質勘探、流體包裹體研究、翡翠及相關玉石的檢測等；法庭科學領域中用于毒品、爆炸物、纖維、油漆、染料、墨跡、槍擊殘留物、偽造文件和假鈔的檢測。隨著我國在公共安全領域的大力投入，拉曼在公檢法物證鑒別中的應用會越來越普遍。據悉，目前公安部、最高檢和司法部的物證鑒定中心都在使用著雷尼紹的拉曼光譜儀。不久前，山西省公安廳一次為省廳及地市配置了8臺雷尼紹的激光拉曼。

　　王總還談到未來的拓展應用：“從雷尼紹目前的拓展領域來說，集中在一些比較熱門的領域，比如：生物制藥、國家和全球都比較關注的光伏產業。大家以前對拉曼儀器的認知不夠，經過這幾年的開發，應用變得比較廣泛，比如石墨烯的研究，法定科學中拉曼也逐漸成為一個必須的儀器。雷尼紹的推廣計劃就是希望今后拉曼光譜儀可以廣泛使用到應用型的企業；從國家級的藥檢所、質檢部門、公檢法，拓展到地市級的相應部門，讓各個實驗室都能輕松、熟練地使用拉曼光譜儀開展日常的工作。”

　　王總還告訴我們關于拉曼譜庫的好消息，他說：“紅外、拉曼都是使用譜圖對比定性，拉曼之前主要集中在科研領域，都是從各自的研究方向出發使用，因此拉曼的譜庫并沒有真正建立起來。考慮到今后拉曼光譜將大力擴展到各個應用領域，拉曼儀器也會慢慢建立譜庫的。在日本，雷尼紹已經使用標準品和客戶建立一個比較大的譜庫，今后在中國也將會建立拉曼譜庫。”關于應用的標準，王總表示：“隨著拉曼儀器使用的范圍越來越廣，相信中國也會慢慢把拉曼方法寫入標準，當然這需要大家逐漸去推動。”

　　應用文獻相關鏈接：

• 微生物細菌的辨認
• 最新3D快速成像
• Invia成像的全像應用
• 交叉墨水筆劃 — 是真還是假?

　　雷尼紹中國：經濟危機中逆市增長，而且拉曼市場才剛起步

　　雷尼紹于1994年在北京開設了第一個辦事處，并于2000年在上海設立了辦事處。目前，在中國擁有近百名員工，共設三個分公司和八個辦事處。雷尼紹的拉曼光譜居世界領先地位，其拉曼光譜儀以其優越的性能、質量和售后服務贏得廣大用戶的信任，目前在國內已有300多家用戶，用戶群以前主要集中在高端研究型客戶，如院校及科研院所，近年來在刑偵、地質等應用領域快速發展。

　　提到雷尼紹拉曼光譜儀近年來的發展，王總說：雖然近年英國飽受歐債危機的侵襲，但雷尼紹全球的銷售都有著不錯的增長；尤其是在亞太地區，拉曼光譜儀銷售額逆勢呈現穩步增長，這與近些年中國的迅速崛起有著密不可分的關系。目前中國的漲幅要優于全球平均水平，近幾年每年的銷售額都以約30%的速度高速增長，相信在2012年會繼續保持穩定的增長趨勢。

　　王總認為，從目前的發展趨勢來看，中國的儀器儀表需求量很大，是發展最快的國家之一。越來越多的中國客戶更關心的是產品的性能及質量，而不僅是產品的價格。王總列舉了一些雷尼紹的中國客戶，像國內各大科研院校，如清華大學，它們選擇雷尼紹的拉曼光譜儀原因就是為了得到高水平的科研成果；而一些知名的工業企業，如日立環球，購買雷尼紹一流的拉曼產品正是為了提升自身產品的質量。

　　同時，王總認為中國的拉曼光譜市場才處于一個剛剛起步的階段。10年前知道拉曼的用戶很少，隨著用戶的應用成果不斷涌現、以及專業的技術交流，更多的用戶對拉曼技術有了興趣和更多認知；近年來，生產拉曼光譜的廠家也在不斷宣傳這項技術，并開發更多的應用。另外，以前有些用戶對拉曼有興趣，但是買不起，近年來儀器本身的成本在下降，國家的投資也加大了，所以現在正遇上發展的最好時期，預期近1-2年將會有成倍的增長。

　　雷尼紹英國總部也看到了中國巨大的市場發展潛力，不斷加大對中國市場的投入，包括市場宣傳和人員配備，今后仍會一如既往地給予支持。目前雷尼紹已經在上海、北京、青島、沈陽、西安、蘇州、深圳、廣州、成都、重慶擁有分支機構，在未來短時間內將會有更多新網點建立，從沿海地區逐漸向內陸地區輻射與擴展。在技術應用方面，公司總部對中國極為重視，隨時了解中國客戶的具體需求，根據中國的需求特點不斷調整產品以滿足特殊應用。