1. 研究目的与意义（文献综述）

1928年，印度科学家c.v.拉曼（raman）发现了一种光的非线性散射效应——一定频率的激光照射到样品表面时，物质中的分子吸收了部分能量，发生不同方式和程度的振动（例如：原子的摆动和扭动，化学键的摆动和振动），然后散射出较低频率的光。由于该频率变化取决于散射物质的特性，不同化学键的振动是不一样的，因此，根据散射光谱，我们可以对不同物质进行特异性区分^[1]。目前，拉曼光谱已在有机化学、高分子材料、生物医药等领域取得重要研究价值。比如，原料特性、量测温度和找寻样品的crystallographic方位。例如，一组固态物质的特殊声子模式提供实验者能很快的辨识出单晶。另外，拉曼光谱学可以监测固态的低频激发，例如等离子体、磁振子和超导气体的激发。拉曼信号，提供声子模式中，stokes（低频转换）强度和 anti-stokes（高频）强度的比值的信息。拉曼散射经由非等向性的晶体所产生，提供确定晶体方向性的信息。拉曼光线的极化依赖晶体及激光的极化，如果晶体结构(尤其是，晶体结构的点群)已经知道，就可以用来找到晶体的方向。

物质的微观结构一直是人们探索的重要问题，而显微成像技术给研究提供了必备的工具。若能结合拉曼的高分子特异性，将极大的推进普通成像的应用价值。但普通的自发拉曼散射（spontaneousraman scattering）效应非常微弱，在入射一百万个光子的条件下，只有一个光子产生拉曼散射^[1]。所以即使在激光的照射下，单点检测时间依旧在s量级，远远达不到对物质进行实时成像的要求。为此，谢晓亮老师课题组在2008年，基于受激拉曼散射（stimulated raman scattering）的理论概念，成功研制了第一台受激拉曼散射显微成像实验装置^{[ ]}，将拉曼信号提高了6个数量级，在单点积分时间为微秒量级的条件下，获取了新鲜鼠耳以及药物运输的高分辨率图像^[3]。该技术提出后，以无标记的特点得到研究者的广泛关注。

国外著名教授ji-xincheng在2015年发现生物分子可以通过测量活细胞和组织的分子振动光谱，作为显微镜下的天然标记，高速相干拉曼显微镜和大截面拉曼敏感标签的结合使得在微摩尔浓度下对小分子进行实时成像成为可能。通过原子力显微镜和振动光谱的结合，证明了纳米振动成像的可行性，调查结果可能促使目前无法治愈的疾病的新疗法的发展。同时，随着穿透深度的进一步提高和仪器尺寸的逐步减小，振动光谱成像装置有望成为疾病诊断和疗效评价的基本临床工具^[5]。

2. 研究的基本内容与方案

本课题的工作集中在：学习自发拉曼以及受激拉曼的基本原理和方法，基于实验室现有的受激拉曼显微成像系统，借助导光光纤/光栅光谱仪/数据采集卡等必要器件，自主搭建一套受激拉曼与自发拉曼一体化的实验平台，实现对胃癌组织的高分辨率成像以及同步光谱采集。

研究目标：

(1)查阅相关文献，学习基础知识，学习自发拉曼与受激拉曼的基本原理，掌握二者的异同以及各自的优缺点。

(2)学习cs编译软件，完成自发拉曼与受激拉曼一体化系统的搭建。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，基本确立研究思路，完成开题报告。

第4－5周：掌握自发拉曼及受激拉曼的基本原理，完成各自优缺点的对比分析。

第6－8周：学习受激拉曼显微成像系统的实验步骤，掌握显微镜的内部构造，并设计分光/导光光路。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] freudiger c w ,min w , saar b g , et al. label-free biomedical imaging with high sensitivityby stimulated raman scattering microscopy[j]. science, 2008, 322(5909):1857.

[2]ji m, orringer da, freudiger c w, et al. rapid, label-free detection of brain tumors withstimulated raman scattering microscopy.[j]. science translational medicine,2013, 5(201):201ra119.

[3]ji m, lewis s,camelo-piragua, et al. detection of human braintumor infiltration with quantitative stimulated raman scattering microscopy[j].science translational medicine, 2015, 7(309):309ra163.