Raman-Spektrometer-Präsentation

Laserwellenlängen von Ultraviolett über sichtbar bis nahe Infrarot können für die Raman-Spektroskopie verwendet werden. Typische Beispiele sind (aber nicht beschränkt auf):

• Ultraviolett: 244 nm, 266 nm, 320 nm, 355 nm, 405 nm
• Sichtbar: 458 nm, 473 nm, 515 nm, 532 nm, 594 nm, 633 nm, 660 nm
• Nah-Infrarot: 785 nm, 830 nm, 980 nm, 1064 nm

Die Wahl der Laserwellenlänge hat einen wichtigen Einfluss auf die experimentellen Fähigkeiten:

Empfindlichkeit

Die Raman-Streuintensität ist proportional zu λ^-4, wobei λ die Laserwellenlänge ist. Daher führt ein Infrarotlaser zu einer Verringerung der Streuintensität um den Faktor 15 oder mehr im Vergleich zu blau/grünen sichtbaren Lasern.

Räumliche Auflösung                   

Der beugungsbegrenzte Laserpunktdurchmesser kann gemäß der Gleichung berechnet werden: Durchmesser = 1,22 λ/NA (wobei λ die Wellenlänge des Lasers ist und NA die numerische Apertur des verwendeten Mikroskopobjektivs). Zum Beispiel beträgt bei einem 532 nm Laser und einem 0,90/100-fachen Objektiv der theoretische Spot-Durchmesser 0,72 μm – mit demselben Ziel würde ein 785 nm Laser einen theoretischen Spot-Durchmesser von 1,1 μm ergeben. Daher hängt die erreichbare räumliche Auflösung teilweise von der Wahl des Lasers ab. 

Optimierung des Ergebnisses basierend auf dem Stichprobenverhalten

Zum Beispiel:

• Blaue oder grüne Laser können gut für anorganische Materialien und Resonanz-Raman-Experimente (z. B. für Kohlenstoffnanoröhren und andere Kohlenstoffmaterialien) sowie für Oberflächenverstärkte Raman-Streuung (SERS) geeignet sein.
• Rot oder nahezu Infrarot (660–830 nm) sind gut zur Fluoreszenzunterdrückung.
• Ultraviolette Laser für Resonanz-Raman auf Biomoleküle (wie Proteine, DNA und RNA) und Fluoreszenzunterdrückung.

Ultraviolette (UV)-Laser für die Raman-Spektroskopie umfassen typischerweise Laserwellenlängen von 244 nm bis 355 nm.

Theoretisch unterscheidet sich die UV-Raman-Spektroskopie nicht von der Standardanalyse mit sichtbaren Laserwellenlängen. In der Praxis gibt es jedoch eine Reihe praktischer Schwierigkeiten und Nachteile, die berücksichtigt werden müssen.

Vorteile

• Bei bestimmten Proben kann die UV-Laser-Anregung auf eine Weise interagieren, die bei sichtbaren Laserquellen nicht möglich ist. Beispielsweise liegt bei Halbleitermaterialien die Durchdringungstiefe von UV-Licht typischerweise bei wenigen Nanometern, weshalb UV-Raman selektiv aus einer dünnen oberen Oberflächenschicht analysiert werden kann (wie es häufig in Silizium auf SOI-Isolatormaterialien vorkommt). In einem weiteren Beispiel kann UV-Anregung zu spezifischer Resonanzverstärkung mit biologischen Teilen, insbesondere Protein-, DNA- und RNA-Strukturen, führen. Eine spezifische Analyse dieser Materialien im Gewebe kann mit sichtbaren Laserwellenlängen schwierig sein.

• Die Fluoreszenzunterdrückung kann oft mit UV-Lasern unterstützt werden, indem die Raman- und Fluoreszenzsignaturen spektral getrennt werden. Bei sichtbaren Lasern ist es üblich, dass Raman und Fluoreszenz überlagert sind, und die unvergleichliche Stärke der Fluoreszenz ist es, die das Raman-Spektrum stören (oder vollständig überdecken). Bei UV-Anregung liegt das Raman-Spektrum nahe an der Laserlinie, während die Fluoreszenz oft leicht auf höhere Wellenlängen entfernt ist. Daher überschneiden sie sich nicht mehr, und die Fluoreszenz ist kein Problem mehr.

• Durch UV-Anregung kann eine erhöhte Empfindlichkeit entstehen, da die Raman-Streueffizienz proportional zu λ^-4 ist, wobei λ die Laserwellenlänge ist. Daher ist die Raman-Streuung bei 325 nm um den Faktor 14-mal effizienter als bei 633 nm.

Nachteile

• UV Raman bleibt weiterhin eine ausgefeiltere Technik, die mehr Fachwissen erfordert. Gründe dafür sind, dass der Laserstrahl nun unsichtbar ist und die Laser größer, komplexer und deutlich teurer sind.

• Proben sind anfälliger für Verbrennung und Abbau durch den Laserstrahl, da die Energie pro Photon erhöht wird. Neue Techniken wie die DuoScan-Optik™ ermöglichen es jedoch, den Laserstrahl schnell über die Probe zu rastern, wodurch sofortiges Verbrennen verhindert wird. Zum Beispiel brennt Cellulose bei einer Anregung von 325 nm innerhalb weniger Millisekunden, aber mit DuoScan™ bleibt sie mehr als fünf Minuten widerstandsfähig.

• Viele Raman-Systeme, die für sichtbare und nahe infrarote Analysen entwickelt wurden, sind für UV-Raman nicht geeignet. UV-Raman benötigt spezielle Spiegelbeschichtungen, Mikroskopobjektive, Beugungsgitter und einen CCD-Detektor für optimierte Ergebnisse. Moderne Systeme wie das LabRAM HR können so konfiguriert werden, dass sie effizient von UV bis Infrarot arbeiten, ohne Kompromisse zu benötigen, aber dennoch gehen zusätzliche Anforderungen mit Kosten hierher.

Nah-Infrarot-(NIR)-Laser für Raman umfassen typischerweise einen Wellenlängenbereich größer als 700 nm, wie 785 nm, 830 nm, 980 nm und 1064 nm. Der Hauptgrund für die Verwendung von NIR Raman ist die Fluoreszenzunterdrückung, aber es gibt eine Reihe von Nachteilen, die berücksichtigt werden müssen. Obwohl NIR Raman manchmal von unschätzbarem Wert ist, sollte es keinesfalls für jede Probe als die beste Lösung angesehen werden.

Vorteile

• Die Fluoreszenzunterdrückung kann oft mit NIR-Lasern unterstützt werden. Fluoreszenz ist ein Prozess mit zwei Photonen, der zunächst die Absorption eines Photons erfordert und anschließend die Emission eines fluoreszierenden Photons ausstrahlt. Raman hingegen ist ein Ein-Photonen-Streuprozess, der keine Absorption erfordert. Während viele Materialien im sichtbaren Bereich absorbieren, geschieht dies im NIR-Bereich noch weniger. Daher führen NIR-Laser in vielen Fällen nicht zu Fluoreszenz (da keine Absorption stattfindet), aber Raman-Streuung ist normal vorhanden. In Fällen, in denen Proben stark mit sichtbarer Anregung fluoreszieren, kann NIR Raman eine Lösung liefern und dennoch ein gutes Raman-Spektrum erhalten.

Nachteile

• Eine verringerte Empfindlichkeit kann durch NIR-Anregung entstehen, da die Raman-Streueffizienz proportional zu λ^-4 ist, wobei λ die Laserwellenlänge ist. Daher ist die Raman-Streuung bei 785 nm fast ein Fünffaches weniger effizient als bei 532 nm. Dieses Problem wird durch eine abnehmende Empfindlichkeit des CCD-Detektors im NIR-Raman-Bereich verschärft. Daher werden die Messzeiten oft erheblich verlängert, um eine ähnliche spektrale Qualität wie Messungen mit sichtbaren Lasern zu erreichen.

• NIR-Laser besitzen oft Strahlqualitäten (z. B. Strahlbreite und -divergenz), die für die Mikroskopie nicht so gut geeignet sind. Das Ergebnis ist, dass die räumliche Auflösung etwas beeinträchtigt sein kann und daher erreichbare Ergebnisse möglicherweise nicht den theoretischen Vorhersagen entsprechen.

Es gibt zwei Hauptklassen von Filtern, die für die Raman-Spektroskopie verwendet werden.

Optische Filter

Diese optischen Komponenten werden im Raman-Strahlpfad platziert und dienen dazu, die Laserlinie selektiv zu blockieren (Rayleigh-Streuung), während das Raman-gestreute Licht zum Spektrometer und Detektor durchgelassen wird. Jede Laserwellenlänge benötigt einen individuellen Filter. Es gibt zwei Haupttypen von Filtern, die beide ohne Benutzereingriff oder Optimierung eingesetzt werden können:

• Edge. Ein Kantenfilter ist ein langpassoptischer Filter, der alle Wellenlängen bis zu einem bestimmten Punkt absorbiert und dann mit hoher Effizienz alle Wellenlängen oberhalb dieses Punktes durchträgt. Ein Kantenfilter mit 532 nm absorbiert beispielsweise alles Licht bis zu 533,5 nm oder mehr (z. B. 50 cm^-1 oder mehr), einschließlich der Laserstrahlung. Oberhalb von 533,5 nm lässt er Licht durch, was die Detektion des Raman-Spektrums ermöglicht (von 50 cm^-1 bis 3500 cm^-1 oder mehr).  Die Kantenfilter haben eine ultrasteile Kante zwischen absorbierendem und durchsendendem Spektralbereich und bieten eine hervorragende Blockierung der Laserlinie. Der Vorteil des Kantenfilters ist, dass er umweltfreundlich ist und eine nahezu unendliche Lebensdauer hat.

• Holografische Kerbe. Ein Notch-Filter besitzt eine scharfe, diskrete Absorption, die bei Raman so gewählt wird, dass sie mit einer bestimmten Laserwellenlänge zusammenfällt. Typischerweise ist die Absorption einige Nanometer breit (entsprechend einigen hundert cm^-1). Als Beispiel wird für einen 532 nm-Laser ein Notchfilter mit zentraler Absorption bei 532 nm gewählt. Die Laserleitung wird absorbiert, aber das darüber liegende Raman-Spektrum wird durchgebrannt. Im Gegensatz zum Kantenfilter hat die Notch eine begrenzte Lebensdauer und verschleißt sich mit der Zeit. Der Vorteil der Kerbe besteht darin, dass sie Messungen sowohl für die Stokes- als auch für die Anti-Stokes-Raman-Streuung ermöglicht, was für bestimmte spezialisierte Messungen nützlich ist.

• Mit einem abstimmbaren Filterspektrometer und einem dreifachen Monochromator-Instrument ist es möglich, im Modus "doppelt subtraktiv, einzeln spektrograph" zu arbeiten. Die ersten beiden Monochromatoren werden als Integralpaar verwendet, das zunächst sowohl das Rayleigh- (Laser) als auch das Raman-gestreute Licht verteilt, das Rayleigh physikalisch blockiert und dann das Licht wieder zusammensetzt. Das dritte Spektrometer wirkt dann normal, um das von Raman gestreute Licht mit anschließender Erkennung zu zerstreuen. Der Vorteil der Verwendung eines Dreifachspektrometers auf diese Weise ist, dass der Laserfilter unendlich variabel ist und das eine Instrument mit beliebig vielen Laserquellen arbeiten kann. Darüber hinaus ist die Filterleistung ausgezeichnet und ermöglicht eine Raman-Analyse auf 4–5 cm^-1. Ein solches Instrument erfordert jedoch deutlich mehr Fachwissen im Vergleich zu den standardisierten filterbasierten Einmonochromatorsystemen und wird daher selten für routinemäßige Analysen in Betracht gezogen.

Ein CCD (Charge Coupled Device) ist ein siliziumbasierter Mehrkanal-Array-Detektor für UV-, sichtbares und nahinfrarotes Licht. Sie werden für die Raman-Spektroskopie verwendet, da sie extrem lichtempfindlich sind (und somit für die Analyse des von Natur aus schwachen Raman-Signals geeignet sind) und einen Mehrkanalbetrieb ermöglichen (was bedeutet, dass das gesamte Raman-Spektrum in einer einzigen Aufnahme detektiert werden kann). CCDs werden weit verbreitet eingesetzt, nicht zuletzt als Sensoren in Digitalkameras, aber Versionen für die wissenschaftliche Spektroskopie sind von deutlich höherer Qualität, um die bestmögliche Empfindlichkeit, Gleichmäßigkeit und Rauscheigenschaften zu gewährleisten.

CCD-Detektoren sind typischerweise eindimensionale (lineare) oder zweidimensionale (Flächen-) Arrays aus Tausenden oder Millionen einzelner Detektorelemente (auch als Pixel bekannt). Jedes Element interagiert mit Licht, um eine Ladung aufzubauen – je heller das Licht und/oder je länger die Wechselwirkung, desto mehr Ladung wird registriert. Am Ende der Messlegung zieht die Elektronik die Ladung aus den Elementen, wobei jeder einzelne Ladungswert gemessen wird.

In einem typischen Raman-Spektrometer wird das Raman-gestreute Licht mittels des Beugungsgitters verteilt, und dieses dispersierte Licht wird dann auf die Longachse des CCD-Arrays projiziert. Das erste Element detektiert Licht vom niedrigen cm^-1-Rand des Spektrums, das zweite Element erkennt Licht von der nächsten Spektralposition, und so weiter... Das letzte Element detektiert Licht vom hohen cm^-1-Rand des Spektrums.

CCDs benötigen eine gewisse Kühlung, um für hochwertige Spektroskopie geeignet zu sein. Dies geschieht typischerweise entweder durch Peltier-Kühlung (geeignet für Temperaturen bis zu -90ºC) und Flüssigstickstoff-Kryogenkühlung. Die meisten Raman-Systeme verwenden Peltier-gekühlte Detektoren, aber für bestimmte spezialisierte Anwendungen haben flüssigstickstoffgekühlte Detektoren dennoch Vorteile.

Ein Elektronenmultiplizierender CCD (EMCCD) ist ein spezieller CCD-Detektortyp, der die neueste Technologie verwendet, um die Spektrumqualität bei extrem niedrigen Signalpegeln zu verbessern. Diese Verbesserung ist besonders wertvoll, wenn das Raman-Signal sehr schwach ist, da der Elektronenmultiplikationsprozess zu einer guten Spektrumqualität führen kann, im Gegensatz zur herkömmlichen CCD, bei der nur wenige der stärkeren Merkmale gerade noch über dem Rauschen wahrgenommen werden können. Die Vorteile der EM-Verstärkung sind in der schnellen Raman-Spektralbildgebung deutlich offensichtlich, wo die notwendigen kurzen Integrationszeiten oft zu Signalen führen können, die bei Messung mit einem herkömmlichen CCD kaum über dem Rauschen sichtbar sind.

Das EMCCD verfügt über zwei Ausleseregister auf dem Chip – ein konventionelles Register und ein Elektronenmultiplizierendes (EM) Register. Im EM-Register sind die verwendeten Taktspannungen höher als beim herkömmlichen Takten, wodurch die Elektronen genügend Energie erhalten, um eine Wirkungsionisation zu ermöglichen. An diesem Punkt werden zusätzliche Elektronen produziert und im nächsten Pixel gespeichert. Es besteht nur eine geringe Wahrscheinlichkeit, dass Elektronen genügend Energie für die Aufprallionisation erhalten (wodurch zusätzliche Elektronen entstehen), aber da das Ausleseregister viele Elemente enthält, sind signifikante Verstärkungsfaktoren möglich (bis zu ~1000x). Der Hauptvorteil eines EMCCD ist, dass die Verstärkung vor dem Auslesen des Signals erfolgt, was bedeutet, dass das Signal nicht rauschbegrenzt ist. Mit anderen Worten: Durch Verstärkung wird das Signal deutlich über den Rauschboden gehoben, der weitgehend durch das Rauschen der Ausleseelektronik (Vorverstärker und A/D-Wandler) bestimmt wird.

Spektrale Auflösung ist die Fähigkeit, spektrale Merkmale und Bänder in ihre separaten Komponenten aufzuteilen. Die vom Analyst oder Forscher benötigte spektrale Auflösung hängt von der jeweiligen Anwendung ab. Beispielsweise erfordert die routinemäßige Analyse zur grundlegenden Probenidentifikation typischerweise eine niedrige/mittlere Auflösung. Im Gegensatz dazu erfordert die Charakterisierung von Polymorphen und Kristallinität oft eine hohe Auflösung, da diese Phänomene nur sehr subtile Veränderungen im Raman-Spektrum aufweisen, die in einem Experiment mit niedriger Auflösung nicht sichtbar wären.

Die spektrale Auflösung ist ein wichtiger experimenteller Parameter. Ist die Auflösung zu niedrig, gehen spektrale Informationen verloren, was eine korrekte Identifikation und Charakterisierung der Probe verhindert. Ist die Auflösung zu hoch, kann die gesamte Messzeit länger sein als nötig. Was die Auflösung "zu niedrig" oder "zu hoch" macht, hängt von der jeweiligen Anwendung und den gewünschten Informationen aus dem Experiment ab.

Typischerweise eignet sich eine niedrige/mittlere Auflösung für die grundlegende chemische Identifikation und die Unterscheidung verschiedener Materialien. Eine höhere Auflösung wird notwendig, um subtilere spektrale Merkmale zu charakterisieren – zum Beispiel kleinere Veränderungen in Form oder Position eines Gipfels. Es gibt eine Reihe chemischer Phänomene, die solche subtilen spektralen Veränderungen verursachen:

• Kristallinität– Im Allgemeinen werden Raman-Peaks schärfer und intensiver, wenn ein Material von einer amorphen zu einer kristallinen Struktur wechselt. Eine hohe spektrale Auflösung ermöglicht es, selbst sehr kleine Veränderungen der Kristallinität zu charakterisieren.

• Polymorphismus– Polymorphe sind Materialien mit derselben chemischen Formel, aber unterschiedlichen Festkörperformen. Da die chemische Formel identisch ist, sind ihre insgesamt Raman-Spektralprofile ähnlich, aber der Einfluss der festen Form auf einzelne Bindungsschwingungen verursacht subtile Veränderungen im Spektrum. Daher ist es nicht unerwartet, kleinere Veränderungen in Spitzenformen und -positionen im gesamten Spektrum zu beobachten.

• Intrinsische Spannung/Dehnung– Einige Materialien (insbesondere Halbleiter) zeigen Veränderungen in ihrem Raman-/Photolumineszenzspektren, wenn sie Spannung und Dehnung ausgesetzt sind. Im Fall von Halbleitern wird Spannung/Dehnung im Material sorgfältig induziert, um halbleitende und/oder lumineszente Eigenschaften zu erzeugen, die für die Verwendung dieses Materials in Arbeitsgeräten notwendig sind. Raman wird als wichtiges Werkzeug zur Charakterisierung von Spannung/Dehnung verwendet, aber oft ist der Einfluss auf das Spektrum subtil – daher ist eine hohe Auflösung notwendig.

• Wasserstoffbrückenbindungen– Die schwachen inter- und intramolekularen Wechselwirkungen, die durch Wasserstoffbrückenbindungen entstehen, können kleine Veränderungen im Raman-Spektrum verursachen, und mit hoher Auflösung kann das Spektrum zur Untersuchung solcher Wechselwirkungen genutzt werden.

• Proteinfaltung– Die Primärstruktur eines Proteins hat natürlich einen erheblichen Einfluss auf die resultierenden Raman-Spektren, aber die sekundären und tertiären Strukturen, die aus lokalisierter und weiter verbreiteter Faltung bestehen, verursachen eine ausreichende Störung der Schwingungsmoden, um das Spektrum zu beeinflussen. Auch hier wird der Effekt subtil sein, und nur hochauflösende Analysen ermöglichen eine Charakterisierung.

Die spektrale Auflösung in einem dispersiven Raman-Spektrometer wird durch vier Hauptfaktoren bestimmt. In den untenstehenden Diskussionen wird die Wirkung jedes Faktors unter der Annahme betrachtet, dass alle anderen Faktoren unverändert bleiben. Im echten Leben können all diese Faktoren in vielen unterschiedlichen Permutationen existieren, was den direkten Vergleich der Leistung und Fähigkeiten eines Systems erschwert.

Brennweite des Spektrometers

Je länger die Brennweite (z. B. der Abstand zwischen dem Dispersionsgitter und dem Detektor) des Spektrometers, desto höher ist die spektrale Auflösung. Typische Raman-Spektrometer haben Brennweiten von 200 mm (für niedrige/mittlere Auflösung) bis zu 800 mm und höher (für hohe Auflösung). Manchmal wird vergessen, dass ein Spektrometer mit langer Brennweite nicht nur auf hochauflösende Arbeiten beschränkt ist – mit einer geeigneten Wahl der Gitter (siehe unten) kann ein hochauflösendes Spektrometer im Modus mit niedriger Reso-Lution betrieben werden. Auf diese Weise eignet es sich ideal für Analysen mit niedriger bis mittlerer Auflösung für routinemäßige Screenings und kann gleichzeitig auch hochauflösende Analysen für spezialisiertere Anwendungen bieten.

Beugungsgitter

Je höher die Rillendichte des Gitters (typischerweise gemessen als Anzahl von Rillen pro Millimeter), desto höher ist die spektrale Auflösung. Typische für Raman verwendete Gitter reichen von etwa 300 gr/mm (niedrige Auflösung) bis 1800 gr/mm (hohe Auflösung). Spezialisiertere Gitter (einschließlich 2400 gr/mm und 3600 gr/mm) sind ebenfalls erhältlich, haben jedoch bestimmte Einschränkungen und sollten nicht als Allzweck betrachtet werden. Die Verwendung von Gittern mit höherer Rillendichte kann nicht endlos angewendet werden, um die spektrale Auflösung zu erhöhen, da sie feste praktische und physikalische Grenzen haben, die mit dem Spektrometer selbst verbunden sind. So bieten Gitter eine anfängliche Möglichkeit, die Auflösung zu verbessern, aber sobald ihre Grenze erreicht ist, ist es notwendig, auf ein längeres Brennweitspektrometer umzusteigen.

Laserwellenlänge

Die Dispersionsleistung eines Gitter-/Spektrometerpaares kann in der Regel als konstant in Bezug auf die Wellenlänge angesehen werden. Allerdings verwenden Raman-Spektren eine energiebezogene Einheit (Raman-Verschiebung oder Wellenzahl, ^cm-1), was bedeutet, dass die spektrale Auflösung abnimmt, wenn die Laseranregung von infrarot auf sichtbare bis ultraviolette Wellenlängen umgestellt wird. Als Beispiel: Wenn ein 600 gr/mm Gitter mit einem Infrarotlaser verwendet wird, wird bei einem grünen Laser eine 1200 gr/mm oder 1800 gr/mm benötigt, um eine ähnliche Auflösung zu erreichen.

Detektor

Die meisten Systeme haben einen einzelnen Detektor, sodass der Benutzer praktisch keine Kontrolle über diesen Faktor hat. Es sollte jedoch beachtet werden, dass verschiedene Detektoren mit unterschiedlichen Pixelgrößen konfiguriert werden können. Je kleiner der Pixel, desto höher ist die erreichbare spektrale Auflösung.

Ein Raman-Mikroskop kombiniert ein Raman-Spektrometer mit einem standardmäßigen optischen Mikroskop. Der Anregungslaserstrahl wird durch das Mikroskop fokussiert, um einen Mikropunkt mit einem Durchmesser von 0,5–10 μm zu erzeugen. Das Raman-Signal aus der Probe wird aus einem ähnlichen Bereich gesammelt, durch das Mikroskop zurück in das Spektrometer gelangt und dort auf spektrale Informationen analysiert.

Das Raman-Mikroskop ermöglicht die Durchführung der Raman-Spektroskopie mit mikroskopischer räumlicher Auflösung. Dadurch eröffnet sie eine neue Dimension in der chemischen Analyse:

• Analyse und Identifikation einzelner Partikel mit Abmessungen bis zu 0,5 μm.
• Charakterisierung von Probenmerkmalen mit Abmessungen bis zu 0,5 μm.
• Ortung und Identifizierung mikroskopischer Schadstoffe.
• Raman-Abbildung (Bildgebung) von Probenmerkmalen, um die Verteilung der Komponenten mit einer räumlichen Auflösung bis zu 0,5 μm zu zeigen.

Das einfache Hinzufügen eines Mikroskops hilft, eine laterale (XY) räumliche Auflösung zu erzeugen, aber keine Tiefenauflösung (Z). Dafür sind konfokale Optiken erforderlich. Heute werden mehrere Methoden verwendet, einige wirklich konfokal, andere pseudokonfokal, die mit unterschiedlichem Erfolg funktionieren. Für ein echtes konfokales Design (das eine vollständig verstellbare konfokale Lochöffnung beinhaltet) ist eine Mikrontiefenauflösung möglich, wodurch einzelne Schichten einer Probe diskret analysiert werden können.

Einige Raman-Mikroskope haben keine konfokale Optik. Das einfache Hinzufügen eines Mikroskops hilft, eine laterale (XY) räumliche Auflösung zu erzeugen, aber keine Tiefenauflösung (Z). Dafür sind konfokale Optiken erforderlich. Heute werden mehrere Methoden verwendet, einige wirklich konfokal, andere pseudokonfokal, die mit unterschiedlichem Erfolg funktionieren. Mit einem echten konfokalen Design (das eine vollständig verstellbare konfokale Lochöffnung beinhaltet) ist eine Mikrometertiefenauflösung möglich, sodass einzelne Schichten einer Probe diskret analysiert werden können.