打破“点扫描”限速：北方工业大学揭秘下一代多焦点共聚焦拉曼成像技术
来源：激光每日说
发布时间：2026-05-29
导读： 在生物医学与材料科学领域，拉曼光谱被誉为“物质指纹”。然而，传统共聚焦拉曼成像长期受困于“速度与精度不可兼得”的难题。北方工业大学最新专利 CN 121899020 A 提出了一种基于视场调制的多焦点新技术，试图彻底改写这一现状。
!专利关键信息
专利号：
CN 121899020 A
发明人：
赵迎、陈吉文
申请人：
北方工业大学
核心技术：
视场调制、多焦点阵列、光纤共轭耦合
一、 技术背影与痛点
传统的单点扫描共聚焦拉曼仪，每采集一张100×100像素的图片可能需要近3小时，极难观察动态过程。虽然业界尝试过“微透镜阵列”方案，但又面临杂散光串扰大、有效视场窄、像差校正难等瓶颈。
二、 核心原理剖析：如何实现“瞬间成像”？
该专利通过以下三大模块协同工作：
激光视场调制模块：
摒弃复杂的机械扫描，利用多面体透射棱镜或反射棱镜，将单束激光“精准切割”并分束为具有特定视场角的子激光阵列。 
共聚焦阵列针孔：
在回路上设置与样品焦点严格共轭的针孔阵列，通过空间滤波彻底滤除离焦背景噪声，保障“真共聚焦”的超高清晰度。 
光纤阵列同步采集：
每个拉曼信号独立进入对应的光纤纤芯，由光谱分析单元进行同步检测，实现效率的几何级倍增。
三、 性能优势：快、准、稳
🚀 极速并行
多点同时激发与采集，成像速度提升数十倍。
🎯 纯净信号
共聚焦针孔阵列有效抑制串扰，SNR显著增强。
🌐 超大视场
视场调制技术克服了边缘焦点质量下降的问题。
🛠️ 系统精简
减少机械位移台依赖，降低系统复杂度与成本。
四、 应用图谱：哪些领域将受益？
半导体检测：
晶圆缺陷快速全场扫描，应力分布实时分析。 生物医药：
活细胞代谢动态观察，药物递送过程追踪。 新材料研发：
二维材料（如石墨烯）的大面积质量表征。 新能源电池：
电池充放电过程中电极材料的物相演变监测。
五、 市场观察：国产替代的加速时刻
目前，全球拉曼光谱市场由Horiba、Renishaw等国际巨头主导。然而，高通量快速成像一直是待突破的处女地。随着国内对科研仪器自主可控的重视（如“十四五”相关仪器专项政策支持），北方工业大学此类核心专利的布局，将直接推动国产拉曼仪向高端化、工业化检测迈进。
根据最新市场调研数据，预计到2028年，全球显微拉曼成像市场规模将达到数十亿美元。科研院所对于“动态过程观测”的订单需求呈爆发式增长，多焦点共聚焦系统正是填补这一空白的关键。
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