从指纹到结构：Lightnovo拉曼光谱仪技术浅析

在分子光谱分析领域，拉曼光谱技术一直是一种独特的存在。它像一台分子级别的“指纹识别器"——每种物质都有自己独特的拉曼光谱特征，如同人的指纹一样难以伪造。但传统拉曼光谱仪有一个长期困扰用户的痛点：仪器对环境和时间的敏感度太高，激光波长漂移、温度变化、机械震动都会影响测量结果的可靠性。

2019年，一家从丹麦技术大学（Technical University of Denmark）衍生出来的年轻公司——Lightnovo，带着一个有些大胆的想法进入了这个领域。他们的目标说起来很简单：让高性能拉曼光谱分析变得真正便携、真正可靠、真正触手可及。四年多过去了，这个想法正在一步步变成现实。

拉曼光谱：分子世界的“指纹"

在展开技术讨论之前，有必要先简单说说拉曼光谱是什么。

当一束单色激光照射到样品上时，绝大部分光会以相同的频率散射出去——这叫作瑞利散射。但有极小一部分光子会与样品分子发生能量交换，散射光的频率会发生微小的改变。这种频率的改变对应着分子中化学键的振动信息，不同物质会呈现出不同的“拉曼位移"图谱。

这就是拉曼光谱的基本原理。它不需要对样品做特殊处理，不破坏样品，而且对水几乎不敏感——这意味着可以直接测量含水样品，这是红外光谱做不到的。正因如此，拉曼光谱在材料科学、制药、生物医学、地质矿产、环境监测等领域都有着广泛的应用。

但拉曼光谱有一个工程上的挑战：信号本身非常微弱。要获得一张可靠的拉曼光谱，仪器需要足够灵敏、足够稳定，激光波长不能漂移，波数轴不能跑偏。在实验室环境下，这些问题可以通过恒温、防震和频繁的外部校准来解决。但一旦把仪器搬出实验室——放到生产车间、野外现场、甚至太空中——问题就变得棘手了。

集成参考通道：让自校准成为常态

Lightnovo的核心技术说起来并不复杂，但想明白这件事本身就需要对用户场景有深刻的理解。

传统手持或便携式拉曼光谱仪面临一个普遍的工程痛点：激光波长漂移。当微型激光器在不同环境温度或电池电压下工作时，激发波长哪怕只漂移几十皮米，换算到拉曼位移上就是数个波数的系统误差。对于需要精确识别物质的场景来说，几个波数的误差可能就意味着“对"与“错"的区别。

Lightnovo的解决方案是在光谱仪内部集成一条参考通道。具体来说，仪器内部放置了一小块聚苯乙烯作为参考材料。每次采集样品光谱时，仪器同时采集聚苯乙烯的参考光谱。由于聚苯乙烯的特征拉曼峰位置是已知且稳定的，系统可以实时将样品光谱与参考光谱进行比对，自动校正激光波长漂移带来的拉曼位移偏差和强度偏差。

这个设计的精妙之处在于：校准不再是一个独立步骤，而是融入每一次测量的过程中。用户不需要“预热半小时"，不需要拿标准样品做外部校准，每次扣动扳机获得的光谱都是已经自动校准过的。

这项技术已经获得了保护。而它的意义远不止于“方便"——它让拉曼光谱仪真正具备了走出实验室的能力。

产品家族：从手持到研究级

基于这项核心的集成参考通道技术，Lightnovo已经构建了一条覆盖不同应用需求的产品线。

miniRaman系列是Lightnovo代表性的产品。它的光谱仪模块尺寸仅为105×50×45毫米，重量360克——可以轻松握在手里。提供660nm和785nm两种激光波长选项，光谱范围覆盖270-3100 cm⁻¹，信噪比可达500:1。通过蓝牙或USB-C连接手机或电脑，配合Miraspec软件完成数据采集和分析。内置1000mAh电池可连续工作约2小时。

值得一提的是，miniRaman技术甚至被欧洲空间局（ESA）选中，正在开发用于CubeSat立方星的空间遥感版本——一个需要无需校准、超低功耗、轻量化的应用场景。这从侧面说明了这项技术的可靠性。

RG系列则面向对性能有更高要求的用户。RG提供了约5 cm⁻¹的光谱分辨率，大约是miniRaman的两倍。而RG Pro更进一步，将拉曼检测范围拓展到了25 cm⁻¹以下的低频区域。这个区域对应着分子间相互作用和晶格振动信息——对于多晶型药物分析、二维材料（如石墨烯、二硫化钼）表征、相变研究等应用来说，这些信息是常规拉曼光谱看不到的。

对于需要显微成像的用户，Lightnovo还提供了微型拉曼显微镜，空间分辨率可达约800纳米。主机重量仅9.5至11.5千克，占地面积约175×180×410毫米——在同类共聚焦拉曼显微镜中属于相当紧凑的设计。

从实验室到现场：越来越广的应用场景

拉曼光谱的应用范围本身就很广，而Lightnovo的便携化设计进一步拓展了它的使用边界。

在制药行业，miniRaman可以直接透过塑料包装测量药品和保健品成分，用于原辅料入厂核验。在材料科学中，RG Pro的低频检测能力为二维材料和纳米材料的晶型、缺陷表征提供了新的工具。在生命科学领域，miniRaman可以实现无创的皮肤深层分析（最深约150微米），以及快速、免标记的细菌识别。此外，水质监测、法医鉴定、甚至是太空探测——这些场景都在逐步纳入Lightnovo的应用版图。

北京泰坤：连接丹麦技术与本土需求

对于国内的工业用户和科研机构来说，如何获得这些设备的技术支持是一个现实问题。

2025年10月31日，北京泰坤工业设备有限公司与丹麦Lightnovo公司签署了合作代理协议，成为Lightnovo在中国区的总代理。北京泰坤全面负责Lightnovo拉曼光谱仪及拉曼显微镜产品在中国市场的业务拓展与客户服务。

北京泰坤的角色不仅是产品销售，还涵盖了技术咨询、方案设计、售后支持等环节。对于国内用户而言，这意味着在引入Lightnovo的拉曼光谱解决方案时，有一个本地的团队可以提供持续的服务。

值得一提的是，北京泰坤同时也是瑞士DECTRIS公司在中国的OEM及工业仪器仪表领域总代理——这与我们上一篇文章提到的混合光子计数探测器恰好形成了技术上的呼应：X射线探测和拉曼光谱分析，都是物质表征领域的重要工具。

一点思考

拉曼光谱技术本身已经有近百年的历史，但直到最近二十年，随着激光器、探测器和光学器件的小型化，它才真正开始从实验室走向现场。Lightnovo的集成参考通道技术并没有用什么特别高深的理论，它解决的是一个非常实际的工程问题——如何让一台精密的光学仪器在非受控环境下依然可靠地工作。

而这个问题的答案，说起来也简单：让仪器每次测量时都自己校准自己。就这么一个思路，把“预热半小时"变成了“即开即用"，把“必须送回实验室"变成了“现场就能测"。

技术的进步往往就是这样：不是突然出现的奇迹，而是一个接一个对实际问题的认真回应。Lightnovo的故事，或许正是这样一个例子。