To overcome the low efficiency of conventional confocal Raman spectroscopy, many efforts have been devoted to parallelizing the Raman excitation and acquisition, in which the scattering from multiple foci is projected onto different locations on a spectrometer's CCD, along either its vertical, horizontal dimension, or even both. While the latter projection scheme relieves the limitation on the row numbers of the CCD, the spectra of multiple foci are recorded in one spectral channel, resulting in spectral overlapping. Here, we developed a method under a compressive sensing framework to demultiplex the superimposed spectra of multiple cells during their dynamic processes. Unlike the previous methods which ignore the information connection between the spectra of the cells recorded at different time, the proposed method utilizes a prior that a cell's spectra acquired at different time have the same sparsity structure in their principal components. Rather than independently demultiplexing the mixed spectra at the individual time intervals, the method demultiplexes the whole spectral sequence acquired continuously during the dynamic process. By penalizing the sparsity combined from all time intervals, the collaborative optimization of the inversion problem gave more accurate recovery results. The performances of the method were substantiated by a 1D Raman tweezers array, which monitored the germination of multiple bacterial spores. The method can be extended to the monitoring of many living cells randomly scattering on a coverslip, and has a potential to improve the throughput by a few orders.

贻贝对各种海洋环境具有广泛适应性, 范围从浅海跨越到深海热液、 冷泉等极端环境。 贻贝主要通过其足组织分泌的蛋白形成足丝附着于岩石等固体表面, 这种蛋白是一种可再生、 不受水环境影响的性能良好的天然生物胶黏剂, 得益于分泌蛋白的性质, 足丝在水下具有黏附性强、 韧性高、 耐水性优良等特性, 在生物材料学、 医学等方面具有很好的开发潜力和应用前景, 已经是国内外研究热点之一。 拉曼光谱是一种非接触的、 无损的可以提供分子生物化学信息的检测技术。 足丝是贻贝足腺体的外在表达形式, 结合扫描电镜和共聚焦显微拉曼光谱技术, 从贻贝足丝的表观差异到贻贝足腺体的分泌蛋白组分和分布特征, 基于深海和浅海贻贝足丝的扫描电镜表征的表观形态差异, 对两种贻贝足组织分别进行共聚焦显微拉曼光谱检测, 得到两种贻贝的3个腺体的拉曼光谱和腺体局部区域的2D拉曼彩色分布图, 从外在表现形式足丝到内部足腺体分布, 通过对比两种贻贝的3个腺体的成分以及相对分布, 分析造成两种贻贝足丝差异的内在腺体分布情况, 此外结合两种贻贝生存环境的差异, 认为贻贝的足丝外观差异以及其内部腺体分布是贻贝应对浅海和深海冷泉完全不同理化环境的一种环境适应机制。 基于实验结果得到如下结论, 拉曼光谱表明两种贻贝足腺体组成: 表征核心腺体的amide Ⅲ信号位于1 242和1 269 cm-1位置的2个峰的峰强度相对其他两个峰(1 318和1 337 cm-1)较高, 表现为有序高级的蛋白构象, 外皮和粘附盘腺体含有丰富的酪氨酸(643, 830, 850和1 615 cm-1)和3, 4-二羟基苯丙氨酸(多巴, DOPA, 785 cm-1); 浅海贻贝在1 043 cm-1位置有高强度的胶原蛋白信号。 拉曼成像呈现两种贻贝腺体分布特征: 深海贻贝表现为较为集中的腺体分布, 浅海贻贝腺体分布较为分散, 表明贻贝为适应不同环境形成不同的腺体分布机制。 由此可见, 拉曼光谱可以用于研究不同环境下生存的贻贝的足腺体分布特性, 并在生物样品微观分析中更多的应用。

贻贝是广泛分布于全球水域的物种, 从近海海域到深海热液、 冷泉等极端环境。 贻贝分泌碳酸钙矿物形成介壳保护软体组织, 介壳是一种天然纳米复合材料, 具有优异的力学性能, 在生物材料、 组织工程以及仿生学等方面具有很好的应用前景, 已经成为国内外研究热点之一。 拉曼光谱是一种非破坏、 非接触及多组分同时测试的检测技术, 可以提供矿物成分信息。 利用共聚焦显微激光拉曼技术对不同环境下（台西南冷泉繁茂区、 Desmos热液区、 实验室养殖及大连近海海域）生长的贻贝介壳进行检测, 得到四种环境中生存的贻贝介壳珍珠层的拉曼光谱和介壳横截面局部区域的线扫趋势图及二维拉曼成像图。 基于实验结果得到以下结论, 四种环境中生存的贻贝介壳的棱柱层和珍珠层矿物为碳酸钙, 其中棱柱层矿物组成均为方解石, 拉曼测试方解石特征峰位于711和281 cm-1附近, 而介壳珍珠层虽然主要为碳酸钙, 但不同环境下生长的贻贝珍珠层的矿物组成存在一定差别: 大连近海贻贝珍珠层矿物为文石, 拉曼测试文石特征峰位于706和206 cm-1附近, 结晶程度差。 热液区生长以及实验室养殖贻贝珍珠层矿物也为文石, 特征峰位于706和206 cm-1附近, 但结晶程度相对较好。 台西南冷泉繁茂区贻贝珍珠层主要为文石（706和206 cm-1）, 并含少量方解石, 拉曼测试方解石特征峰位于711和281 cm-1附近。 通过对比四种环境中贻贝介壳的矿物组分以及相对分布, 结合生存环境的差异, 认为介壳矿物组成差异是贻贝应对深海冷泉、 热液不同理化环境的一种环境适应机制。 测试结果表明贻贝生长环境压力对珍珠层矿物组成有较大影响。 研究表明共聚焦显微拉曼光谱是一种快速、 高效的用于研究不同环境下生存的贻贝的介壳矿物组成的技术手段。 这为研究深海贻贝生命过程与适应机制提供了重要的参考资料。

乳脂肪是制备稀奶油的主要原料, 不同产地的乳脂肪结构性能差异较大, 进而影响稀奶油乳浊液各项性能。 利用拉曼光谱动态光散射、 近红外光稳定性分析等光谱学技术, 研究了不同来源乳脂肪（MF-A, MF-B和MF-C）理化特性, 并比较相应稀奶油的稳定性及粒径分布, 以说明乳脂肪性能对稀奶油品质的影响。 拉曼光谱结果显示: 1 303和1 446 cm-1 —CH2振动, 2 800～3 000 cm-1 C—H振动, 1 131 cm-1 C—C振动的峰信号强弱顺序MF-A>MF-B>MF-C（p<0.05）, 说明MF-A饱和程度最高; 1 657 cm-1 CC振动, 信号强弱顺序MF-C>MF-B>MF-A （p<0.05）, 说明MF-C中顺式不饱和脂肪酸含量最高, 三种乳脂肪均为顺式不饱和脂肪酸, 无反式脂肪酸。 同时, 碘值分析进一步验证MF-A饱和度最高, 相应乳脂肪硬度大、 稳定性和可塑性佳。 在0~40 ℃范围内, 不同温度下固体脂肪含量（SFC）由高到低为MF-A>MF-B>MF-C（p<0.05）, 说明相应的稀奶油宜在4 ℃贮藏, 10~15 ℃打发并裱花。 在25 ℃等温结晶1 h, 用偏光显微镜观察三个样品, 发现MF-A冷却时最先形成晶核并诱导周围脂肪不断结晶而聚集形成小而密的结晶网络。 MF-B为细微球晶与针状晶组成的晶体簇, 晶体数量少, 结晶网络不完整; MF-C晶体分布较为稀疏, 数量极少, 且晶体平均直径小于20 μm。 分别用三种乳脂肪制备稀奶油XMF-A, XMF-B, XMF-C, 从粒径分布图中看出XMF-A基本为单峰, 说明稀奶油乳浊液较稳定, 脂肪球没有聚结, 而XMF-B, XMF-C为双峰, 说明脂肪球均发生了一定程度的聚结, 且XMF-C平均粒径最大, 所以XMF-C聚结程度高于XMF-B, 平均粒径顺序为XMF-AXMF-B>XMF-C（p<0.05）。 通过研究以连续相与分散相形式存在的乳脂肪理化特性, 发现了脂肪组成、 结构与结晶行为规律, 探索了乳脂肪结晶对稀奶油品质的影响机制, 旨在为制备不同需求乳制品提供原料选择的理论依据。

利用共聚焦拉曼光谱技术对茶叶中非法添加的重金属染料——美术绿进行检测研究。 首先通过特定的浓缩方法, 获取了五个浓度水平美术绿茶汤样本的拉曼光谱。 通过比对标准品拉曼光谱, 对混有美术绿的样本光谱进行了定性分析。 并找到了能够用于定性鉴别茶叶中美术绿的4个主要拉曼特征波数, 分别为1 341, 1 451, 1 527和1 593 cm-1。 对原始拉曼光谱进行预处理后, 融合反向间隔偏最小二乘（biPLS)、 竞争性自适应重加权算法（CARS)和连续投影算法（SPA)对拉曼光谱中美术绿的特征波段进行深入挖掘, 最终优选出了14个特征波数。 基于这14个特征波数分别建立了偏最小二乘（PLS)回归模型和最小二乘支持向量机（LS-SVM)模型, 结果表明, 两类模型均具有好的稳健性和很高的预测能力, 模型的建模集、 验证集和预测集的决定系数（R2)均超过了09, 证明了所提取出来的特征波数的有效性。 与偏最小二乘回归模型相比, 基于LS-SVM的非线性定量检测模型的效果更佳, 预测集决定系数（R2)达到0964, 均方根误差（RMSE)为0535。 以上研究结果表明, 共聚焦拉曼技术结合特定的样品处理方法及化学计量学方法, 可以实现茶叶中非法添加美术绿的定量检测。 该研究为茶叶中非法添加美术绿这一食品安全问题的有效监管提供了帮助。

三苯基锡（TPhT）是目前已知的内分泌干扰物中唯一的两种金属化合物之一, 被广泛应用于工业、 农业和交通领域, 其大量使用会对土壤、 海洋和内陆淡水环境造成不同程度的影响。 本实验采用激光共聚焦拉曼光谱采集固体TPhT的拉曼光谱信号, 尝试将该方法用于TPhT检测, 探索该方法的可行性, 并进行检测参数的优化选择。 将拉曼光谱分析检测方法与TPhT的物性研究相结合, 根据TPhT分子中不同官能团振动模式的不同, 将拉曼谱图分为高、 中、 低3个波数区(1 500～3 200, 900～1 500和100～900 cm-1)进行拉曼谱峰的归属与分析, 得到了TPhT的特征振动模式和拉曼特征峰, 并建立一套TPhT的标准拉曼图谱库, 光谱范围在100～3 200 cm-1之间。 结果表明, 当激光功率选择为衰减到原激光功率(500 mW)的0.5%、 曝光10 s、 累积2次时, 得到的拉曼谱图信噪比高且检测时间短。 在212, 332, 657, 997和1 577 cm-1处出现的信号强度较高的拉曼峰, 可作为固体TPhT拉曼检测的特征峰, 657和997 cm-1处拉曼特征峰的同时出现即可认为复杂的环境样品中存在TPhT。 实验结果给出了辨别TPhT存在的标志, 这些结果将为拉曼光谱用于实际环境样品中TPhT的残留检测提供理论依据和数据基础。

不同品种的乳脂肪球的组成成分不同, 从而导致脂肪在乳中的存在形式和最终的乳品品质存在差异。 利用拉曼光谱测定黑白花牛乳、 水牛乳及牦牛乳中脂质球的脂质和脂肪酸成分, 比较不同品种牛乳的脂质组成差异。 结果显示, 牦牛乳的2 885/2 850 cm-1比值较高, 表明牦牛乳脂质球趋于形成结晶态脂肪球膜包裹流动态内核的结构。 与黑白花牛乳相比, 牦牛和水牛乳的1 655/1 443 cm-1比值较高, 表明黑白花牛乳的脂肪酸不饱和程度低于其他两种牛乳; 水牛乳小脂肪球的脂肪酸不饱和度高于牦牛乳, 大脂肪球的则低于牦牛乳。 综上可知, 用牦牛乳分离而得的稀奶油较其他牛乳难熔化, 搅拌耗时更长, 但形成的黄油更柔软; 而水牛乳由于脂肪球较大, 适用于奶油的加工和脂肪球膜的分离。

天然脂肪球主要由甘油三酯构成, 以不同大小的球状形式分泌而得。 不同大小的脂肪球的球体和膜组成成分不同, 从而影响了脂肪在乳中的存在形式和最终的乳品功能特性。 然而, 不同大小的脂肪球成分的差异尚未完全阐明。 利用拉曼光谱测定特定大小脂肪球及膜的脂质和脂肪酸组成。 拉曼光谱能够从单个脂肪球获得特定拉曼信号, 并且在不破坏天然脂肪球构型的情况下进行测定。 结果显示, 小脂肪球在2 885/2 850 cm-1处条带信号较高, 表明小脂肪球趋于形成结晶态的脂肪球膜包裹流动态的甘油三酯内核的结构。 此外, 小脂肪球与大脂肪球相比, 1 655/1 443 cm-1的条带信号较低, 表明小脂肪球的脂肪酸不饱和程度较高。 总之, 从本实验结果可以推断, 用特定的小脂肪球分离而得的稀奶油在熔化时较大脂肪球难熔化, 搅拌耗时更多, 但能形成更柔软的黄油。

利用磁控等离子体溅射团簇束流沉积法制备不同覆盖率的Ag 团簇薄膜，控制薄膜的组装结构以及与罗丹明6G(RH6G)分子的间距，研究薄膜的表面等离激元(SPP)对分子发光增强的作用。结果表明，当分子与薄膜紧邻时，将导致其荧光的淬灭,当分子与薄膜之间有氮化硅介质阻隔层时可有效抑制荧光的淬灭。当在薄膜与分子间生长厚度为15 nm 左右的介质阻隔层时，使分子荧光增强约450%。随着介质阻隔层厚度增加，荧光增强强度按e 指数衰减。

概述了高度各向异性的，尤其是无掺杂和掺杂的层状半导体GaSe和相关晶体InSe、GaS和GaSe-GaS(固溶液)的结构特性、光学特性和非线性光学特性的实验研究结果，同时概述了由共焦拉曼和光致发光显微镜研究得到的结果和由声波降解法和激光消融技术得到的GaSe纳米粒的光学性质。重点讨论了ε-GaSe的性质，指出其具有最大的光学二阶非线性系数χ，并可结晶成4种不同的多型体(ε,γ,β,δ)，且每个晶胞有以不同数目和排列方式的层状结构。研究认为，在红外和太赫兹光谱波段，GaSe可以被看作是最有应用前景的非线性晶体之一。已发表的1700多篇关于材料物理性质的论文也指出，在THz波段，GaSe是一种具有特异非线性光学特性的材料。通过共焦拉曼显微镜的实验研究，讨论了晶体的域结构和非线性光学性质。除了探讨这些材料最重要的物理性质，还进一步研究了在主边缘附近的光吸收，在红外和太赫兹波段的光致发光、非线性光学性质以及它们的纳米物理性质，这些研究对理解二维晶体结构和其物理性质之间的联系是必要的。由于GaSe及GaSe型晶体具有包含–Se-Ga-Ga-Se-共价键的单一四层结构，因而它们的纳米粒表现出一些特殊的性质。一些GaSe型晶体(InSe, GaTe)的带隙宽度在1.2~1.5 eV之间，这使得它们及其纳米粒很适合用作光伏材料。