核心洞察：傳統(tǒng)便攜拉曼光譜儀通常只能從200?cm?1附近開始采集數(shù)據(jù)，而Lightnovo RG系列將起始波數(shù)下探至70?cm?1甚至更低25cm?1。低頻區(qū)域的聲子模、晶格振動與分子骨架信息，不再依賴笨重的實驗室系統(tǒng)。

引言：低頻拉曼的科研價值與技術(shù)難點

拉曼光譜的低波數(shù)區(qū)（通常指200?cm?1以下）承載著豐富的微觀結(jié)構(gòu)信息：

• 晶格聲子模：二維材料（MoS?、WS?、石墨烯）的層間剪切模和呼吸模、鈣鈦礦材料的低頻振動

• 分子骨架形變：有機晶體、配位聚合物中的扭轉(zhuǎn)與彎曲振動

• 氫鍵網(wǎng)絡(luò)：水溶液中氫鍵的集體振動模式

• 藥物多晶型：不同晶型在低頻區(qū)的特征指紋

然而，絕大多數(shù)便攜式拉曼光譜儀的低波數(shù)測量能力嚴(yán)重受限，主要源于兩個技術(shù)瓶頸：

1. 瑞利濾除難題：截止頻率通常高于150?cm?1，低頻信號被陷波濾波器一同切除

2. 光學(xué)效率不足：微弱低頻拉曼信號容易淹沒于雜散光背景中

Lightnovo RG系列通過專用低頻擴展光學(xué)模塊與高通量透射光路，在緊湊機身內(nèi)實現(xiàn)了從70?cm?1起始的寬光譜覆蓋。

1. 低波數(shù)擴展的實現(xiàn)路徑

1.1 專用Low-cutoff Filter（LF）

標(biāo)準(zhǔn)拉曼光譜儀采用單級或雙級陷波濾波器抑制瑞利散射，其典型截止頻率為150-200?cm?1。若要向更低波數(shù)延伸，必須降低濾波器的截止邊緣陡峭度——而這往往以犧牲近瑞利區(qū)的透射效率為代價。

Lightnovo的LF定制選項采用多腔介質(zhì)膜陷波濾波器，在保證瑞利線抑制深度（OD > 6）的前提下，將可用光譜窗口推近至激光線附近70?cm?1處[0?L12-L13]。實際測量中，用戶可通過軟件控制切換普通濾波片與低頻擴展濾波片，實現(xiàn)兩種工作模式的靈活選擇。

1.2 透射光路對低頻信號的原生保護

在上一篇文章中已經(jīng)論述過，RG系列透射式光路的光學(xué)總效率高達(dá)85%。這一優(yōu)勢在低頻區(qū)尤為關(guān)鍵——拉曼頻移越靠近瑞利線，信號強度衰減越顯著。若采用Czerny-Turner反射式結(jié)構(gòu)，多級反射引入的雜散光會進一步惡化低頻信噪比；透射光路則保留了近瑞利區(qū)的信號完整性。

實驗對比數(shù)據(jù)：在100?cm?1附近測量單層MoS?的聲子模，同價位反射式便攜拉曼儀通常需要2-3倍積分時間才能達(dá)到相近的信噪比。

2. 規(guī)格表解讀：各型號的低波數(shù)覆蓋能力

以下數(shù)據(jù)來自Lightnovo 2025年規(guī)格表，重點關(guān)注“Raman shift"欄的起始值：

值得特別關(guān)注的是RGs PRO 785型號，其低頻起始波數(shù)低至25?cm?1。這一指標(biāo)在同類便攜產(chǎn)品中極為罕見，已接近實驗室級三光柵單色器的性能水平。

圖1為RGs PRO 785在25?cm?1附近采集的對乙酰氨基酚（撲熱息痛）低頻拉曼光譜，清晰分辨出晶格振動特征峰。

3. 典型應(yīng)用案例

3.1 二維材料層數(shù)鑒定

以MoS?為例，其面內(nèi)振動模式E2?g（約383?cm?1）和面外振動模式A?g（約405?cm?1）早已被常規(guī)拉曼用于層數(shù)判斷。然而，單層與雙層MoS?在低頻區(qū)的層間剪切模（shear mode，約20-30?cm?1） 差異更為顯著。RGs PRO 785的低頻能力可實現(xiàn)該模式的原位無損檢測，無需將樣品轉(zhuǎn)移至實驗室顯微系統(tǒng)。

3.2 藥物多晶型表征

許多藥物的多晶型差異在低頻區(qū)最為顯著。例如卡馬西平（Carbamazepine）的I、II、III晶型，在50-150?cm?1范圍內(nèi)分別具有截然不同的特征峰組合。借助RG 785的低頻模塊，可實現(xiàn)在藥品生產(chǎn)線上的快速晶型判別，且無需樣品制備。

3.3 納米粒子表面聲子模

貴金屬納米粒子（Au、Ag）的聲子模頻率與粒子尺寸、形貌密切相關(guān)，通常出現(xiàn)在80-120?cm?1區(qū)間。傳統(tǒng)的便攜拉曼因起始波數(shù)過高而無法觀測，RG系列使現(xiàn)場環(huán)境下的納米材料快速表征成為可能。

4. 與其他便攜產(chǎn)品的對比分析

上表可見：同價位競品多無法覆蓋100?cm?1以下的低頻區(qū)域；若強行通過軟件外推，則會引入嚴(yán)重基線失真。Lightnovo RG系列的低頻能力是基于硬件濾波器與透射光路優(yōu)化實現(xiàn)的，數(shù)據(jù)真實可用。

5. 操作注意事項

測量低頻拉曼信號時，需要關(guān)注以下幾點以避免人為假峰：

• 激光線穩(wěn)定性：RG系列激光功率8小時內(nèi)波動僅0.05%，保障低頻基線平直度[2?L8-L10]

• 樣品散射效率：低頻信號極弱，建議選用高功率選項（如Power或iXon探測器）

• 環(huán)境振動隔離：即便低頻峰在70?cm?1以上，強烈建議將光譜儀置于減振平臺上

• 基線校正算法：Miraspec軟件內(nèi)置的非對稱最小二乘基線扣除可有效剝離低頻區(qū)的熒光背景

6. 與中國用戶的對接

北京泰坤工業(yè)設(shè)備有限公司作為Lightnovo在中國區(qū)的總代理，已引入全系列RGs低頻擴展型號（包括RGs PRO 785）。國內(nèi)用戶可通過泰坤工業(yè)的技術(shù)團隊進行樣機演示與方案選型，尤其對于醫(yī)藥行業(yè)的多晶型篩選、新材料的聲子譜表征需求，可預(yù)約低頻模塊實測。

低頻拉曼光譜是連接分子結(jié)構(gòu)與其宏觀物理化學(xué)性質(zhì)的橋梁。Lightnovo RG系列將這一橋梁從實驗室延伸到了現(xiàn)場，使便攜式研究級拉曼光譜儀第一次具備了與臺式系統(tǒng)直接對話的低波數(shù)測量能力。

對于材料科學(xué)、制藥質(zhì)控、納米技術(shù)領(lǐng)域的從業(yè)者而言，“價格更有、性能更強"不再是一句口號——RGs PRO 785的25?cm?1起始波數(shù)與透射光學(xué)架構(gòu)共同構(gòu)成了一套可移動的低頻拉曼解決方案。