在材料科學(xué)、生命科學(xué)、地質(zhì)研究等領(lǐng)域，微觀結(jié)構(gòu)的化學(xué)成分與空間分布至關(guān)重要，地質(zhì)學(xué)家需要知曉礦物包裹體的三維形態(tài)與成分，以追溯遠(yuǎn)古流體演化；生物學(xué)家渴望觀察細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器的化學(xué)分布，揭示生命活動規(guī)律；材料工程師則需解析復(fù)合材料的層間成分梯度，優(yōu)化產(chǎn)品性能。然而，傳統(tǒng)顯微技術(shù)往往陷入 “平面局限” 或 “損傷困境”：光學(xué)顯微鏡能看清形貌卻無法識別成分，電子顯微鏡需真空環(huán)境且可能破壞樣品，普通拉曼成像僅能獲取二維信息，難以還原三維空間中化學(xué)成分的真實分布。

北京儀器有限公司全新推出3D 共聚焦拉曼成像功能，核心原理是通過共聚焦光路設(shè)計與深度掃描技術(shù)，實現(xiàn)對樣品不同深度層的拉曼信號選擇性采集，再經(jīng)層析重建算法拼接為三維化學(xué)圖像。以微米級空間分辨率、龐大的光譜數(shù)據(jù)采集能力與無損檢測特性，構(gòu)建微觀世界的 “三維化學(xué)地圖”，讓物質(zhì)的成分與結(jié)構(gòu)在全維度中清晰可見。

礦物中的流體包裹體是記錄地質(zhì)歷史的 “天然檔案”，其成分與形態(tài)蘊含著成礦溫度、壓力等關(guān)鍵信息。采用自主研制的三維成像系統(tǒng)掃描鋯石包裹體，下圖展示了該流體包裹體（50×50×40 μm）的明場圖像，橫向剖面拉曼圖以及三維拉曼圖像，其中鋯石包裹體以藍色展示，可以通過拉曼成像觀測到包裹體的整個形貌結(jié)構(gòu)和成分分布情況。

圖1 包裹體的拉曼光譜圖

圖2 包裹體的明場圖像（a）、內(nèi)部剖面圖(b)和三維成像圖(c)