發(fā)布時間: 2021-12-21 瀏覽次數(shù): 作者:邁昂科技
拉曼光譜分析技術(shù)是一種能夠提供分子指紋信息的強(qiáng)大化學(xué)分析技術(shù),通常被用來研究物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)、檢測化學(xué)混合物的濃度以及識別某些特定分子等方面。由于具有無破壞性、無需樣品準(zhǔn)備處理、檢測快速、精確以及近年來便攜式拉曼光譜體系的出現(xiàn),拉曼光譜分析技術(shù)已經(jīng)真正變成了一種為大眾廣泛接受的實用分析技術(shù)。
便攜式拉曼光譜儀主要由三大部分組成,即用來激發(fā)拉曼信號的小型半導(dǎo)體激光器,用來傳導(dǎo)激發(fā)光并收集拉曼信號的拉曼探頭以及小型化的光譜分光系統(tǒng)。這幾部分的配制直接決定了便攜式拉曼光譜儀的性能。
拉曼效應(yīng)的產(chǎn)生需要一定頻率的光進(jìn)行激發(fā)。最開始,采用汞弧燈作為激發(fā)光源。但由于拉曼光強(qiáng)較激發(fā)光小6~7個數(shù)量級,拉曼信號很微弱,從而限制了后期的光譜檢測以及相關(guān)應(yīng)用。因此,在拉曼效應(yīng)被發(fā)現(xiàn)后的30多年,并沒有得到廣泛應(yīng)用。20世紀(jì)60年代,激光器的發(fā)明解決了拉曼激發(fā)光源的問題,拉曼光譜儀得到了快速的發(fā)展。
為了更好地得到很好的拉曼光譜,光譜儀往往采用窄線寬的單色激光作為激發(fā)光源。實驗室用拉曼光譜儀所用激光器普遍占地較大,不利于小型化、現(xiàn)場化。合適的激光器應(yīng)滿足幾個條件:體積小、能量高足以激發(fā)出拉曼光,線寬小且輸出穩(wěn)定?,F(xiàn)階段,商業(yè)化的便攜式拉曼光譜儀普遍采用波長為532nm或785nm的小型固態(tài)半導(dǎo)體激光器。
拉曼探頭包含激光傳導(dǎo)聚焦、拉曼光收集以及濾波作用。激光器輸出的激光由光纖導(dǎo)入并聚焦,使之作用于樣品。這樣可以得到足夠的光能量,激發(fā)出拉曼信號。收集拉曼信號,濾去瑞利散射,并將其導(dǎo)入后端光譜儀。
1)激光窄帶濾波,使得激光線寬??;
2)激光聚焦,光斑小,使輸入功率盡量低,功率密度足夠高;
3)對拉曼信號收集效率高;
4)對瑞利信號阻擋;
5)結(jié)構(gòu)簡單,緊湊。
相對比較常見的探頭設(shè)計為直角光路,激光發(fā)射與收集部分共路,這樣可以收集到激發(fā)點的信號,而且直角光路可以使輸入輸出光纖在同一端,在聚焦一端,往往引進(jìn)金屬長筒,便于探入液體或比較深的物質(zhì)進(jìn)行鑒定。
光譜儀主要包括入射狹縫、分光系統(tǒng)、接收系統(tǒng)等。經(jīng)狹縫的拉曼信號,進(jìn)入分光系統(tǒng),分光元件通常為棱鏡或光柵,一般采用車爾尼特納(C-T)分光光路結(jié)構(gòu)??臻g分開的光譜信號由線陣或面陣CCD接收,經(jīng)處理后傳遞給計算機(jī)進(jìn)行存儲、顯示及分析。
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