拉曼光谱的领导者应用创新的雷尼绍

　　——访雷尼绍公司中国区拉曼部门王峥总经理

　　【导语】印度科学家C.V.拉曼(Raman)因发现拉曼散射效应获得了1930年诺贝尔物理学奖，但其后几十年无法解决拉曼光谱灵敏度较低、体积庞大、操作复杂的难题。1992年，雷尼绍与利兹大学合作推出RM系列激光拉曼光谱仪，开拓了现代拉曼光谱领域的新纪元，为无数应用科学家描绘出一幅幅激动人心的科学画卷，并不断实践雷尼绍公司“应用技术创新”的理念，将拉曼光谱推广到越来越多的应用领域。近日，分析测试百科网记者采访到雷尼绍公司中国区拉曼部门王峥总经理，他将带着我们一同体会雷尼绍的创新历程，并让我们更深入地了解拉曼光谱这项应用越来越广泛的技术，希望对您今日或未来的工作有更多启发……

雷尼绍中国区拉曼部门总经理王峥

　　雷尼绍的宗旨：应用创新(Apply innovation)

　　王峥经理首先简介了雷尼绍公司和它成立以来坚持的特色。英国雷尼绍公司是计量科学，拉曼光谱仪，医疗器械领域的领先者，总部位于英格兰的格洛斯特郡，是当地最大的私人雇主。公司的第一个产品是现任公司董事会主席兼首席执行官David McMurtry爵士发明的触发式测头，目的是为了解决协和式飞机上使用的Olympus发动机的特殊检测要求。“触发式测头”这一创新产品使加工件的后续检测不断地发生着变革。1973年他和现任副总裁John Deer创立了英国雷尼绍公司。近40年来，雷尼绍公司一直致力于应用领域的技术革新及专利产品研发。

　　1984年，雷尼绍在英国伦敦交易所正式上市，从此，雷尼绍全球化发展的战略蓝图正式拉开。目前，雷尼绍在世界各地31个国家设有分支机构，员工逾2400人，并且这个数值正在逐年不断增大。公司主要提供测量、运动控制、光谱仪和精密加工等核心技术。产品可广泛应用于机床自动化、坐标测量、快速成型制造、比对测量、拉曼光谱分析、机器校准、位置反馈、牙科CAD/CAM、形状记忆合金、大尺寸范围测绘、立体定向神经外科和医学诊断等领域。在雷尼绍的历史上，共14次获得英国女王奖，更是在2005，2006，2007年连续三年获得该奖项。

雷尼绍共14次获得英国女王奖，更是在2005，2006，2007年连续三年获得该奖项

　　基于这些应用领域的创新，所以“我们开发的创新产品显著提高了客户的经营业绩——从提高制造效率和产品质量、极大地提高研发能力，到显著改进医疗过程的功效。”王总自豪地表示。

雷尼绍中国公司北京分公司 门口处的几个橱窗里展示着雷尼绍公司研发的各个精密部件，并通过液晶展示屏分享雷尼绍的应用创新成果，让每位员工和到访者脑海里都不断重述雷尼绍RENISHAW的宗旨：apply innovation 应用创新

　　拉曼光谱 vs. 红外光谱

　　为便于小编理解，经验丰富的王总经理为小编“普及”了简要的分子光谱尤其是拉曼光谱的知识。拉曼、红外、近红外同属分子光谱，检测的对象都是非金属。而拉曼和红外是互补的。红外应用于那些偶极矩有变化的分子，拉曼应用于有极化率变化的分子。相较而言，红外在有机方面应用更多，拉曼在无机方面应用更多;但并不是绝对的，它们也相互有重叠。拉曼光谱主要用于定性，也有一些用户在尝试拉曼的定量。

　　拉曼和红外相比的优点是：

　　1、 拉曼不需要样品制备。红外、近红外和色谱质谱比，已经是无损测定，不要样品制备了，拉曼更加彻底，根本没有样品前处理的方式——呵呵，小编想起红外光谱的压片操作就比较头疼。

　　2、 拉曼做水溶液是个强项。水对拉曼是没有干扰的，可以透过水直接得到样品信息，但是红外来说，水的干扰很大。这是拉曼比较大的优势。

　　3、 拉曼的低波数也是一个优点，拉曼可以做到很轻松地做到50个波数甚至更低。红外虽也可以实现低波数(远红外)，但是对仪器的要求更高，因为在远红外区水蒸汽的干扰非常大。所以在络合物、水位配合物的测定中，拉曼就更加适合了。

　　总结来看，拉曼光谱具有如下特点：

• 样品无需制备；
• 对样品无接触，无损伤；
• 所需样品量少；
• 快速分析，鉴别各种材料的特性与结构；
• 能适合黑色和含水样品；
• 高、低温及高压条件下测量；
• 光谱成像快速、简便，分辨率高；
• 仪器稳固，体积适中；
• 维护成本低，使用简单。

　　雷尼绍：开创现代拉曼光谱的新纪元 让拉曼测定简便易行

　　谈到雷尼绍拉曼光谱发展的里程碑，王总神采飞扬，他说：雷尼绍公司通过了ISO9001质量认证，光谱类产品主要有：实验室研究用激光共焦显微Raman 和激光共焦显微-PL光谱仪及工业在线用拉曼光谱仪、激光器和CCD探测器等。1992年雷尼绍与利兹大学合作推出的RM系列激光拉曼光谱仪，革新了拉曼光谱技术，在现代拉曼光谱领域开拓了一个新纪元;并因此于1993年获得查尔斯王子科学发明奖，1995年获得英国女皇技术奖和最佳科学仪器制造商奖。

　　为说明“现代拉曼光谱”与“传统拉曼光谱”的区别，王总经理为小编“普及”了一下历史知识：拉曼光谱虽然获得了1930年的诺贝尔物理学奖，但90年以前的拉曼仪器均属于传统拉曼，传统拉曼非常复杂，不直观，光谱内部有很多复杂的光路调整，体积也非常庞大。1992年雷尼绍与利兹大学合作推出RM系列激光拉曼光谱仪后，直接推动了现代拉曼仪器的发展，而现代拉曼的设计理念就是让更多的用户可以方便使用。“最初人们对拉曼有些敬而远之，认为只有搞物理的人可以使用拉曼，化学家、分析检测实验用户都认为拉曼太复杂，所以雷尼绍92年推出的现代拉曼光谱，目的就是‘让拉曼平民化’，每个实验室就可以轻松操作。”

Renishaw 公司领先设计并生产以一种全息滤光片为关键器件的新型拉曼光谱系统。由于这个器件解决激光瑞利散射对较弱的拉曼信号的收集所产生的强干扰，因而新型的拉曼 光谱系统是彻底改变80年代只能靠大型长焦距多级光栅光谱仪以及大功率激光组成的复杂的光谱系统进行难度较大拉曼实验工作的局面。inVia 是代表性的最新型号。

　　2003年，雷尼绍公司利用公司优势推出了配置更加灵活，使用更加简单，自动化程度更高的InVia系列拉曼光谱仪。用户可根据自己的需求选择 不同的功能模块，及相应的自动化程度。所有的inVia拉曼系统把具有极高的灵敏度作为标准，将配置灵活和高灵敏度集中于同一套拉曼谱仪上。

　　二十多年来，雷尼绍一直秉承 “Apply innovation”的公司理念，不断创新技术(如数字化控制新型共焦专利技术；快速连续扫描技术；拉曼光谱直接成像技术；近场光学显微镜(NSOM)-拉曼，扫描电镜(SEM)-拉曼联用技术以及大面积线聚焦快速连续扫描 (StreamLineTM) 技术等等)，使其在拉曼技术前沿始终保持领先地位，引领世界拉曼技术的新潮流。

,  　雷尼绍拉曼光谱的五大创新和优势

　　雷尼绍在拉曼光谱新技术方面的五大创新：

　　1、 灵敏度远高于其它同类拉曼谱仪，模块化设计，波长可任意选择，配置灵活，升级容易。

　　2、 所有传动部件均采用光栅尺闭环控制，仪器精度和重复性比其它同类光谱仪提高了一个数量级。

　　3、 可一次连续扫描大范围的拉曼光谱(专利)，无需接谱，无需使用低分辨率光栅。

　　4、 受专利保护的最新的显微共焦系统，可连续调节共焦深度，并大大提高了仪器的光通量和稳定性。

　　5、 受专利保护的拉曼或荧光信号一次直接成像，迅速获得材料的空间分布。

　　雷尼绍激光拉曼光谱仪的优势：

　　1、 具有配置灵活、高灵敏度、稳定可靠的特点，成为用户的首选设备。关于灵敏度，王总特别强调说：过去，信号微弱一直是拉曼光谱不及红外光谱应用广泛的主要原因。而现代拉曼光谱得以广泛应用，一个重要因素是大幅提高了灵敏度。雷尼绍InVia系列的激光拉曼光谱仪，灵敏度远高于市场上其它同类拉曼谱仪。

　　为什么雷尼绍拉曼光谱的灵敏度最高，小编查阅了相关文献：90 年代Renishaw 领先设计的新型激光拉曼光谱系统的实现最根本的是得益于一种特别的全息瑞利滤光片。因为拉曼信号收集的主要困难在于：与激光同频率的瑞利散射比拉曼散射要强10 个数量级以上，而拉曼峰又离激光很近。对拉曼散射这种弱信号，整个仪器的灵敏度是第一位的。新型的inVia 使用两片瑞利滤光片设计出一个特殊的器件，可滤除瑞利散射达10 个数量级之多，而透过率达80 %。该设计用于激光拉曼光谱系统，并申请专利。这个器件位于光路的“咽喉要道”，它既起着将引入系统的激光向显微镜方向(即样品处)高效反射(95 %)的作用，又让来自显微镜的信号能高效(80 %)透过，到达光谱仪和CCD 检测器。从而实现比其它厂家后来使用别的设计高得多的通光效率。2003 年以来inVia 上又作新的改进：激光引入光路和信号光路在不同激发光波长之间不再共用，而是配以各激光波长各自优化的光学元件(反射镜、透镜等) 。这样到达样品的激光功率尽可能保持最大，样品的拉曼光谱信号经过从显微镜向CCD 探测器的信号光路中损失也尽可能小，使整个仪器的信号灵敏度又进一步提高。

新型的inVia 使用两片瑞利滤光片设计出一个特殊的器件，位于光路的“咽喉要道”

　　2、 雷尼绍拉曼光谱仪配有多种附件：高精度三维自动平台，逐点扫描成像。大样品附件、高灵敏度光纤探头、变温及高压等附件。

　　3、 配有多种探测器：可选紫外或红外增强CCD，电子冷却，具有最佳分辨本领和最佳图像质量。可选第二探测器，PL测量扩展到1.7微米。

　　4、 可与其它仪器联用：可扩展为最新的拉曼和红外一体化的原位检测Raman/IR系统，与扫描电镜联用的SEM/Raman，与原子力/近场联用的AFM/NSOM/Raman。

　　不断拓展的拉曼应用领域

　　拉曼光谱仪的应用非常广泛，可应用于制药、碳与金刚石、材料科学、地质科学与宝石学、刑侦科学、纳米技术、艺术品与文物、半导体、生命科学等各个领域。据王总介绍，除了从事物理、化学、材料等研究的研究所大量购买了雷尼绍的拉曼光谱仪，地质调查领域和法庭科学是雷尼绍在中国市场应用极为成功的两个领域。地质调查领域主要用于地质勘探、流体包裹体研究、翡翠及相关玉石的检测等；法庭科学领域中用于毒品、爆炸物、纤维、油漆、染料、墨迹、枪击残留物、伪造文件和假钞的检测。随着我国在公共安全领域的大力投入，拉曼在公检法物证鉴别中的应用会越来越普遍。据悉，目前公安部、最高检和司法部的物证鉴定中心都在使用着雷尼绍的拉曼光谱仪。不久前，山西省公安厅一次为省厅及地市配置了8台雷尼绍的激光拉曼。

　　王总还谈到未来的拓展应用：“从雷尼绍目前的拓展领域来说，集中在一些比较热门的领域，比如：生物制药、国家和全球都比较关注的光伏产业。大家以前对拉曼仪器的认知不够，经过这几年的开发，应用变得比较广泛，比如石墨烯的研究，法定科学中拉曼也逐渐成为一个必须的仪器。雷尼绍的推广计划就是希望今后拉曼光谱仪可以广泛使用到应用型的企业；从国家级的药检所、质检部门、公检法，拓展到地市级的相应部门，让各个实验室都能轻松、熟练地使用拉曼光谱仪开展日常的工作。”

　　王总还告诉我们关于拉曼谱库的好消息，他说：“红外、拉曼都是使用谱图对比定性，拉曼之前主要集中在科研领域，都是从各自的研究方向出发使用，因此拉曼的谱库并没有真正建立起来。考虑到今后拉曼光谱将大力扩展到各个应用领域，拉曼仪器也会慢慢建立谱库的。在日本，雷尼绍已经使用标准品和客户建立一个比较大的谱库，今后在中国也将会建立拉曼谱库。”关于应用的标准，王总表示：“随着拉曼仪器使用的范围越来越广，相信中国也会慢慢把拉曼方法写入标准，当然这需要大家逐渐去推动。”

　　应用文献相关链接：

• 微生物细菌的辨认
• 最新3D快速成像
• Invia成像的全像应用
• 交叉墨水笔划 — 是真还是假?

　　雷尼绍中国：经济危机中逆市增长，而且拉曼市场才刚起步

　　雷尼绍于1994年在北京开设了第一个办事处，并于2000年在上海设立了办事处。目前，在中国拥有近百名员工，共设三个分公司和八个办事处。雷尼绍的拉曼光谱居世界领先地位，其拉曼光谱仪以其优越的性能、质量和售后服务赢得广大用户的信任，目前在国内已有300多家用户，用户群以前主要集中在高端研究型客户，如院校及科研院所，近年来在刑侦、地质等应用领域快速发展。

　　提到雷尼绍拉曼光谱仪近年来的发展，王总说：虽然近年英国饱受欧债危机的侵袭，但雷尼绍全球的销售都有着不错的增长；尤其是在亚太地区，拉曼光谱仪销售额逆势呈现稳步增长，这与近些年中国的迅速崛起有着密不可分的关系。目前中国的涨幅要优于全球平均水平，近几年每年的销售额都以约30%的速度高速增长，相信在2012年会继续保持稳定的增长趋势。

　　王总认为，从目前的发展趋势来看，中国的仪器仪表需求量很大，是发展最快的国家之一。越来越多的中国客户更关心的是产品的性能及质量，而不仅是产品的价格。王总列举了一些雷尼绍的中国客户，像国内各大科研院校，如清华大学，它们选择雷尼绍的拉曼光谱仪原因就是为了得到高水平的科研成果；而一些知名的工业企业，如日立环球，购买雷尼绍一流的拉曼产品正是为了提升自身产品的质量。

　　同时，王总认为中国的拉曼光谱市场才处于一个刚刚起步的阶段。10年前知道拉曼的用户很少，随着用户的应用成果不断涌现、以及专业的技术交流，更多的用户对拉曼技术有了兴趣和更多认知；近年来，生产拉曼光谱的厂家也在不断宣传这项技术，并开发更多的应用。另外，以前有些用户对拉曼有兴趣，但是买不起，近年来仪器本身的成本在下降，国家的投资也加大了，所以现在正遇上发展的最好时期，预期近1-2年将会有成倍的增长。

　　雷尼绍英国总部也看到了中国巨大的市场发展潜力，不断加大对中国市场的投入，包括市场宣传和人员配备，今后仍会一如既往地给予支持。目前雷尼绍已经在上海、北京、青岛、沈阳、西安、苏州、深圳、广州、成都、重庆拥有分支机构，在未来短时间内将会有更多新网点建立，从沿海地区逐渐向内陆地区辐射与扩展。在技术应用方面，公司总部对中国极为重视，随时了解中国客户的具体需求，根据中国的需求特点不断调整产品以满足特殊应用。