激光拉曼光谱是一种可以作为诊断组织分子结构的物理探针, 具有辅助诊断良恶性肿瘤和判断预后的作用。本研究探索应用激光共聚焦拉曼光谱对脑胶质瘤进行快速诊断与分级, 辅助用于术中及术后胶质瘤诊断与鉴别诊断。本研究使用Renishaw InVia激光共聚焦拉曼光谱仪, 采用514 nm激发光源, 测量新鲜Ⅲ、Ⅳ级人脑胶质瘤组织及正常人脑组织样本共计14例。结果显示: 采用绝对峰位移比较、特征峰位移比值、聚类分析等方法分析激光共聚焦拉曼光谱检测数据, 证实正常脑组织与脑胶质瘤组织在1 664、2 852、2 882和2 930 cm–1处表现出明显的拉曼位移差异; Ⅲ级、Ⅳ级脑胶质瘤组织之间亦在1 235、1 260、1 311、1 360、1 583、1 660、3 160和3 300 cm–1处表现出明显的拉曼绝对位移差异, 并在I1 660/I1 583、I1 311/I1 360、I1 235/I1 360等处表现出显著的、具有诊断意义的相对位移差异。综上, 利用激光共聚焦拉曼光谱能区分脑胶质瘤与正常脑组织, 鉴别诊断Ⅲ、Ⅳ级脑胶质瘤分级准确率可达86%。因此, 激光共聚焦拉曼光谱是一种可行、准确的对脑胶质瘤进行诊断与分级的辅助手段。

以焦炉上升管内壁结焦炭层块为研究对象, 采用X射线荧光光谱仪(XRF)、 X射线衍射仪(XRD)、 傅里叶红外光谱仪(FTIR)和激光共聚焦拉曼光谱仪(Raman)对结焦炭层的元素组成, 以及各结焦炭层的矿物组成、 组成结构和分子结构进行测试。 分析从结焦炭层块外表面向内表面过渡的各结焦炭层的差异性, 揭示焦炉上升管内壁结焦机理。 结果表明焦炉上升管内粉尘中Fe, S和Cr极易催化荒煤气中蒽、 萘等稠环芳烃化合物成炭, 在焦炉上升管内壁形成炭颗粒沉积, 为焦油凝结挂壁提供载体, 在荒煤气温度降至结焦温度时易结焦积碳。 结焦炭层均含有芳香层结构, 随着结焦炭层从外表面向内表面过渡, 各结焦炭层的面层间距(d002)逐渐降低、 层片直径(La)先降低后增加、 层片堆砌高度(Lc)和芳香层数(N)先稳定后增加。 结焦炭层石墨化过程是由结焦炭层内表面向外表面进行, 主要包括其片层外缘的羧基和部分C—O结构的降解剥离, 从而形成高度规整的共轭结构。 结焦炭层块中C元素是以结晶碳与无定型碳的混合物形式存在。 以上研究为解决焦炉上升管内壁结焦及腐蚀问题, 提高换热器换热效率, 有效回收焦炉荒煤气显热, 降低焦化企业能耗提供实验基础和理论依据。

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。

显微共聚焦拉曼光谱成像技术(Confocal Raman Microspectroscopy Imaging, CRMI)能够对样品微区进行精确无损的拉曼光谱分析和光谱图像扫描, 提供生物样品的无损高分辨光学信息。本项研究工作, 利用CRMI技术实验获取了正常人体离体皮肤组织的拉曼光谱特征, 并结合典型特征峰的扫描图像, 探讨了脂类、蛋白质等成分在皮肤真皮层的分布特点。实验发现皮肤组织真皮层内胶原蛋白的拉曼特征峰1 248 cm-1强度及其空间分布尤为突出, 这一实验结果与组织学中胶原纤维占真皮结缔组织95%的事实相符。实验结果显示, CRMI技术能够全面诠释生物组织内部生化组成与分布信息, 在实验描述皮肤组织病理变化的分子生物学机制方面具有广阔的应用前景。

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。

作为一种常规光谱测量技术, 拉曼光谱仪应用广泛并具有特定的校准方法。 主要面向激光共聚焦显微拉曼光谱仪, 概括介绍了激光共聚焦显微拉曼光谱仪的测量原理、 结构及主要组成部分, 重点介绍了激光共聚焦显微拉曼光谱仪的校准项目和校准过程, 重点是分光计(摄谱仪)校准和激光器激发波长校准。 在传统校准方法的基础上提出了一种更准确、 新的获得实际激发波长的方法, 即在Δν=0处校准的方法。 根据此新的激发波长校准方法测量单质硫的拉曼频移, 并将硫的拉曼频移值与美国材料与试验协会(ASTM)值比较。 结果表明此校准步骤正确, 从而进一步提出了一种更为合理的激光共聚焦显微拉曼光谱仪的校准程序。

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。

拉曼光谱技术作为鉴定生物分子种类最有力的分析工具之一, 具有快速、简单、无损、准确等优点。目前, 拉曼光谱已被国内外学者广泛开展了在人体组织的应用研究, 但由于生物组织具有高散射性, 因此限制了拉曼光谱对其的检测深度。本文主要采用光透明剂——二甲基亚砜对组织拉曼光谱的影响进行研究, 对离体猪皮组织的不同深度(100 μm, 200 μm, 300 μm, 400 μm)拉曼光谱强度随处理前、后不同时间(0 min, 10 min, 20 min, 30 min, 60 min)的变化进行对比。结果发现, 不管是经二甲基亚砜处理前还是后, 都出现随着距猪皮组织表面的深度加深, 其拉曼光谱强度都不断减少; 同时发现各层猪皮组织随着处理后时间的加长, 其特征峰的强度不断加强, 信噪比逐渐提高, 在处理后的60 min效果最好; 而且出现了在经二甲亚砜处理前看不见的峰(1 126 cm-1和1 426 cm-1)。结果表明: 5%DMSO对组织的处理能增强其拉曼光谱的强度, 同时也能使拉曼光谱仪的信噪比提高, 并且使组织谱图中特征峰也得到相应的增加。