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拉曼光譜可以用于顯微分析，其空間分辨率在0.5-1.0mm量級。這種分析可以通過顯微拉曼光譜儀實現(xiàn)。
顯微拉曼光譜儀把拉曼光譜儀和標(biāo)準的光學(xué)顯微鏡耦合在一起，可以在高放大倍數(shù)下觀察樣品形貌或?qū)⒓す馐劢钩蔀橐粋€微小的激光光斑，進行拉曼分析。顯微拉曼測試的步驟非常簡單：只需要將樣品置于顯微鏡之下聚焦，即可進行拉曼測量。
真共焦顯微拉曼光譜儀可以用來分析微米尺寸的樣品，還可以用來分析多層樣品（多層聚合物覆膜）中不同的層，也可以分析透明樣品表面下的污染物或其它特征（例如玻璃中的雜質(zhì)、礦物中的液體或氣體包容物）。
借助于自動平臺，可以實現(xiàn)拉曼光譜成像。拉曼成像包含了從樣品上不同位置獲取的數(shù)千條拉曼光譜，基于這些光譜生成偽彩圖像。拉曼成像可以顯示出各種化學(xué)組分的分布，或者其它因素（相、多形態(tài)、應(yīng)力、結(jié)晶性）導(dǎo)致的變化的分布。
實際的拉曼光譜常常是很復(fù)雜的，通過譜峰歸屬來判定未知物相對比較復(fù)雜，而通過拉曼光譜數(shù)據(jù)庫進行搜索來尋找與之匹配的結(jié)果，則可以快速對未知物進行判別。在其它條件不變的情況下，光譜的強度正比于樣品濃度。通過標(biāo)準濃度的樣品來確定峰強和濃度之間的關(guān)系（標(biāo)準曲線）后，即可進行濃度分析。對于混合物，相對峰強可以提供各種組分相對濃度的信息，與此同時，絕對峰強可以體現(xiàn)絕對濃度信息（參考標(biāo)準濃度校正）。
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