我們組的這個DeltaNU Raman 拉曼光譜儀，購於2011年左右，是老闆花了50萬港幣從一個做代理的朋友那裡買的。雖然現在網上竟然還能搜索到這個公司，但已經被收購，光譜儀出現問題後，無人回復郵件，售後都消失，只好自己修理。

雖然以前有搭建拉建拉曼光譜分析儀的經驗（Fig.3），但是這個拉曼的修理，竟然花了我們一年多的時間。從2017年9月，785 nm 半導體激光燒掉，到重新購買laser diode, 再到調節光路，期間多次想放棄，忙碌的老闆也曾多次親自上陣指導。終在2019年1月31日搞定，實在不易。

之所以修理的如此之慢，我想這不僅與我組研究人員的工作重心在科研有關，或許也與我們水平不行，心不在焉 (只在業餘時間修)有關，希望各位莫要恥笑。而且我也離開中大去ASTRI 工作，未能全職修理。但更重要的是與這個光譜儀反人類的設計是分不開的。或許是故意這樣設計的，但如果是我來設計的話，必不如此。

但搞好後，甚是欣慰，喜極而泣，於是發篇知乎紀念下，吐槽下，復盤下，總結下，是梳理自己的工作，也是給後人做個參考。

Fig.1老闆親自出馬，一個頂倆，搞定解焊與焊接

首先是吐槽:

1. 光路平台倒置, 光學元件都是頭朝下倒置著固定在上面的。而一般我們搭光路都是在光學平台上方正置，但這個等於把光學平台倒過來。

2. 785 nm 激光器壞了兩次。

3. 內部膠水老化，拆開後竟然發現光柵掉脫落，反射鏡脫離。這與光路平台倒置的設計也分不開。

4. 內部做工粗糙，簡直粗製濫造。例如: 用銀色膠帶擋雜光。(漏光也就算了，為啥不用黑的)

5. 頂部是個弧形的熱沉，為拆下倒置維修造成很大障礙，弧形的熱沉底，使修理很不穩定，需要藉助外界固定。

Fig.2 坑爹的外殼設計

6. 上個問題也就直接導致了無法邊看信號邊調整，只能調整完後再組裝。（最大障礙）

Fig.3 曾經在ASTRI 搭的FT拉曼光譜儀

7. 光譜儀很多固件無法調整，真的不如自己在外面另外搭一個拉曼，更要命的是很多調節螺絲被注入膠水固定，無法調整。經常調光路的你一定懂的其中艱辛。

Fig.4 簡單光路圖與內部結構圖（畢竟光路較簡單，不是什麼秘密，而你們售後也聯繫不上。1. 內部具體參數我未公開。2. 我沒有保密義務，沒簽NDA。3. 某種意義上說是給你們做廣告, 坐等聯繫我）

下面是復盤：

開箱觀察：

1. 肯定不是量產的產品，似乎是純手工打造。光學量產產品質量與精密加工工藝的高低密不可分。

2. 光柵似乎是從Edmund 買的，1800/HVIS。

3. 有兩個785 nm long pass filter。

4. 10到100微米直徑的Pinhole 嵌在光筒裡面，很難調整位置。

5. 大部分零件可拆卸，但不可調。

6. 激光器（IPS 100mW 785 nm TO-56 laser）有一段時間經常用拉曼的激光做實驗，估計使用過於頻繁而燒掉，後方有三個螺絲可以微調傾角。

Fig.5 在如此小的PCB上 焊接真是費勁

修理過程：

1. 曾經一度懷疑線性CCD壞掉了，勸老闆再買一個，可老闆堅持說不可能的，(沒可能壞的啦)。事實證明他是對的。

2. 將拉曼光譜從顯微鏡光路拆下，倒置固定在光學平台上。

3. 仔細觀察光路，拆下大部分零件，拆前拍照記下原始位置。Fig. 4

4. 用白膠水粘緊光柵與反射鏡。

5. 拆下兩塊濾光片，用一塊反射鏡反射回去，微調半透半反鏡並用小孔檢查光路，讓入射光與出射光重合，使反射光透過pinhole,並且在CCD 鏡頭前看到光柵散射出的長條光斑。

6. 仔細調節Laser diode 後方的三個調整螺絲，同時微調Pinhole的位置（上方兩個機米螺絲，下方一個彈性機米螺絲，前方兩個緊固螺絲），使透過Pinhole的光強達到最大且光路共軸垂直。耐心緩慢旋轉每一個旋鈕體會光斑的強度與移動趨勢。（最難的一步）

7. 將外殼從光學平台卸下並封裝好，復原。倒置接回顯微鏡光路，並仔細調兩個反射鏡的四個旋鈕，使光斑在屏幕正中央。

8. 安裝後，調節顯微鏡的上方鹵燈的明暗，觀察到有信號強弱的變化，若沒有，拆掉，重複上述步驟 2-7。

9. 觀察到明暗，使用標準樣品，用長積分時間（20s），觀察到拉曼信號。Fig.7（a）

10. 使用軟體上的校準功能(Specify calibration peaks)，用polystyrene樣品重新校準。

11. 拆下再次做細微調整讓信號最強。Fig.7（b）

Fig.6大卸八塊重裝
Fig.7 久違的拉曼光譜終於呈現
Fig.8 標準樣品拉曼光譜

最後是總結:

關於實驗：

1. 慢點調，慢就是快, 哪怕每天很小的一步也是進步。

2. 仔細閱讀儀器說明書。

3. 不僅考慮硬體問題還要考慮軟體問題。

4. 及時做好實驗記錄與整理，時間地點具體怎麼壞的，when where what how。

5. 注重儀器設備保養與使用，標準化流程。

6. 注意實驗室6S。

關於自身：

7. 理論基礎要牢固（曾與蘋果工程師共事，他們理論基礎紮實，隨手寫公式，處理問題周全細緻）。

8. 時刻調節自己的心情與態度，實驗總會遇到困難，根本沒有順利的時候，有時態度比能力重要。

9. 接受些許不完美。

10. 另外我的認識有局限性，歡迎探討。

可能我所寫的，在很多光學大神眼裡，非常幼稚，漏洞百出，技法拙劣，歡迎仔細審視，並指出其中不足，十分感謝。這個光譜儀連接在一個Nikon 倒置共聚焦顯微鏡上(有多種拓展介面)，利用光譜儀的激光，我們做了微流控，光鑷以及一些拉曼增強的實驗。後續仍有待挖掘，閱讀此文有想法的讀者可以給我留言，合作交流都行。

另外，還要感謝留辮子的城大教授，生物工程系何教授及其學生，親愛的老闆，中大親師兄弟姐妹們，Jacky博後的共同努力。

最後，希望大家維護好，保佑它不要再壞了吧。


推薦閱讀：
相关文章