本发明公开了一种全反射结构的拉曼光谱样品盒，拉曼光谱样品盒由样品投入及激发光入射口、金反射膜和拉曼光谱信号输出口组成；将细胞样品从样品投入及激发光入射口注入到样品盒内，细胞可以在金反射膜上生长；检测时，非聚焦低能量激光束从样品投入及激发光入射口照射到细胞样品上，其透过和折射的光在金反射膜上反射后可以再次照射样品进行多次激发拉曼光谱，所激发的拉曼散射光通过金反射膜的多次反射过程后，一部分拉曼光通过拉曼光谱信号输出口逸出样品盒供检测器采集。本发明可以无损检测细胞样品的整体拉曼光谱信息，通过原位跟踪检测，可以分析细胞分裂繁殖过程中的细微的拉曼光谱信息的变化，为了解细胞代谢过程提供帮助。