近日，在剛剛落幕的第二十三屆全國光散射學術會議上，北京卓立漢光儀器有限公司陳興海博士重磅發(fā)布創(chuàng)新性專有名詞“光跡-腔增強拉曼儀”。這一技術不僅實現了拉曼光譜檢測的性能躍遷，其“性能迭代-場景拓展-智能融合”的發(fā)展趨勢更將從技術底層、應用邊界到產業(yè)生態(tài)全方位重塑拉曼光譜領域，推動該領域正式進入“高靈敏、全場景、智能化”的全新發(fā)展階段。

▲報告現場

報告人：陳興海博士

作為本次大會主題報告人，陳興海博士(教授級高級工程師)，現任北京卓立漢光儀器有限公司副總經理。其科研成果豐碩，已完成多項科技部重大儀器項目及北京市項目，授權專利20項(其中發(fā)明專利11項)，榮獲國家技術發(fā)明二等獎、教育部科學技術進步一等獎、中華農業(yè)科技獎一等獎等多項獎項。研究方向聚焦光電及光譜儀器研制技術及應用，主持開發(fā)了紫外共振拉曼光譜系統(tǒng)、太陽電池IPCE測試系統(tǒng)項目、太陽光模擬器、便攜式高光譜相機、高光譜分選儀、無人機載高光譜相機等多款核心儀器。

拉曼光譜：從“指紋識別”到技術瓶頸

拉曼光譜被稱為物質的“指紋光譜”，其技術基于拉曼散射效應——當單色光照射樣品時，大部分為頻率不變的瑞利散射，少部分為頻率改變的拉曼散射(含斯托克斯與反斯托克斯散射)，散射光與入射光的頻率差“拉曼位移”僅由物質分子振動能級決定，實現精準定性分析。憑借非接觸、指紋識別特性，拉曼光譜已成為材料科學、環(huán)境監(jiān)測、生物醫(yī)學等領域的關鍵檢測手段，但傳統(tǒng)技術長期受困四大瓶頸。

▲FI-LCR光跡腔增強拉曼光譜檢測儀產品

作為深耕光譜領域20余年的專家，陳興海博士帶領團隊創(chuàng)新性融合諧振腔激光增益與空間-光譜聯合解析技術，推出“諧振腔激光增益(CEE)+線積分光譜收集(LIC)”雙機制協同方案。據介紹，該技術的核心突破在于構建了極高功率密度的“光場陷阱”——激光在精密光學腔內多次反射，有效光程可達公里級，光與樣品作用次數呈指數級增長，信號增強因子已達103量級，未來通過雙諧振腔設計更有望進一步突破。

這一突破直接破解了傳統(tǒng)拉曼技術的核心痛點：此前氣體、透明液體等低吸收截面樣本僅能利用0.08-1.2%的入射光子能量，而“光跡-腔增強拉曼技術”通過線激發(fā)-線收集技術，將激光從點聚焦光斑重構為線型光斑，大幅提升空間信號捕獲率，光子利用率提升至一個數量級;“光場陷阱”更使信號增強因子達103量級，突破了ppm/ppb級痕量物質檢測的“信號淹沒”難題。

該技術還具備多重顯著優(yōu)勢：

●腔內實現激光倍頻，采用雙束腰折疊諧振腔增強，優(yōu)化倍頻效率與腔內損耗平衡;

●樣品區(qū)采用模塊化硬件設計，激發(fā)光源、腔體、探測器按需組合，諧振腔長按需調整;

●可搭配固定式液體腔和流動式氣體腔，實現“一臺主機+N種前端”，覆蓋實驗室研究到戶外監(jiān)測全場景，支持mL級微量樣品檢測;

●分析模式靈活，積分增強與多通道并行檢測可任意切換。

其核心產品“光跡™腔增強高通量拉曼光譜檢測儀”關鍵性能指標亮眼：

▲表1 性能指標

同時，266nm至1064nm的多波段拓展覆蓋，使紫外波段可增強生物分子檢測特異性、近紅外波段適配活體成像，填補了傳統(tǒng)單波段儀器的應用空白;反斯托克斯信號與門控技術的聯用，則成功規(guī)避熒光干擾，保障復雜樣品檢測精度。

領域變革：從實驗室到全場景的“拉曼革命”

技術的突破性發(fā)展正深刻改寫拉曼光譜領域的應用格局。在環(huán)境監(jiān)測領域，該技術可實時在線監(jiān)測工業(yè)園區(qū)VOCs泄漏與擴散，助力污染源精準定位和治理;快速篩查水體中痕量農藥、內分泌干擾物，保障水體安全，還能通過對不同尺寸及濃度樣品的標定，實現液體中微塑料種類、尺寸、含量的檢測;氣體檢測方面，可測任意氣體(單原子氣體除外)，檢出限達ppm量級，常壓下常規(guī)氣體檢測下限約1ppm，適合多領域氣體檢測需求。

●生物醫(yī)學方向，其無標記研究細胞內藥物分布、代謝產物，為細胞生物學研究提供非侵入性檢測手段;與微流控、3D打印的融合已達成單顆粒級拉曼檢測——基于同軸針頭、石英毛細管及3D打印支架的3D流體動力拉曼檢測平臺，可對混合微粒樣品進行無標記動態(tài)檢測，未來向單細胞級檢測的突破將推動生命科學研究進入“分子可視化時代”。

●工業(yè)催化領域，原位觀察催化劑表面反應物、中間體、產物的空間分布與變化，多通道并行檢測與原位監(jiān)測能力可捕捉納秒級反應動態(tài)，為新能源催化劑研發(fā)提供直觀機理數據。

●產業(yè)生態(tài)層面，“光跡-腔增強拉曼技術”更成為國產儀器崛起的關鍵支點。依托卓立漢光“預研-突破-迭代”研發(fā)體系，技術實現從“跟跑”到“領跑”的跨越，模塊化設計與“一臺主機+N種前端”配置降低了生產成本與應用門檻;內置AI引擎將數小時后處理壓縮至秒級，“一鍵即結果”的體驗讓拉曼技術走出實驗室，普及至工業(yè)質檢、戶外應急等場景。業(yè)內專家指出，這一技術有望推動高端拉曼儀器國產化率提升30%以上，打破國外品牌長期壟斷格局。

未來展望：多技術融合開啟無限可能

談及技術未來發(fā)展，陳興海博士表示，團隊將重點推進四大拓展方向：一是性能提升，采用雙諧振腔實現激發(fā)光能量進一步提升，拓展激發(fā)波段至266nm/355nm/671nm/775nm/1064nm;二是干擾規(guī)避，深化反斯托克斯拉曼信號藍移特性應用，結合門控拉曼實現不同時間尺度熒光預覽信號;三是微塑料檢測技術完善，提升復雜水體中微塑料量化精度;四是助力SERS應用，結合微流控實現大規(guī)模細胞快速篩查，目標突破單細胞級別檢測。“例如將‘光場陷阱’與納米材料‘熱點’結合，有望實現超單分子檢測突破。”他強調，光跡-腔增強拉曼技術的終極目標是構建“精準檢測+智能分析+多場景適配”的技術生態(tài)，為科研創(chuàng)新與產業(yè)升級提供核心動力。

作為國家專精特新“小巨人”企業(yè)，卓立漢光以“創(chuàng)新光電技術，推動科技進步”為使命，此次技術發(fā)布不僅是企業(yè)發(fā)展的里程碑，更標志著我國拉曼光譜研究正式躋身國際領先行列。隨著技術的持續(xù)迭代與應用落地，一個由中國企業(yè)引領的“拉曼新時代”正加速到來。

關于卓立漢光

北京卓立漢光儀器有限公司自1999年深耕光電領域，是國家級高新技術企業(yè)、國家專精特新“小巨人”企業(yè)，獲北京市企業(yè)技術中心認證。公司形成“核心光電模組-分析級光電儀器-系統(tǒng)解決方案”相輔相成的發(fā)展模式：核心光電模組是基礎，分析級光電儀器在其基礎上吸收高精尖技術發(fā)展而來并反哺核心模組，系統(tǒng)解決方案則根據高端研究應用場景提供一攬子方案，反饋光電前沿技術，共同推動技術迭代。

企業(yè)核心技術覆蓋光譜優(yōu)化、拉曼分析、精密控制，斬獲國家技術發(fā)明獎二等獎，設博士后工作站引聚人才，構建“預研-突破-迭代”研發(fā)體系，跨學科團隊持續(xù)轉化技術成果。三大核心產品(光譜測量系統(tǒng)、高光譜技術、精密光機系統(tǒng))已廣泛服務于高?？蒲?、刑偵民生、激光制造等領域，以“可靠、易用、精致、獨創(chuàng)”為產品內核，服務網絡高效響應需求，致力于成為“光電科技引領者，世界品牌制造商”。