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顯微拉曼光譜原理光路及關鍵部件

發(fā)布時間:2020-07-23 10:55:48 瀏覽量:6617

摘要

激光技術的快速發(fā)展帶動了光譜學的長足的發(fā)展,拉曼光譜是光譜學中非常重要的一部分 场靴,顯微拉曼光譜更是拉曼光譜研究中的重

點啡莉。

正文


拉曼光譜學是用來研究晶格及分子的振動模式港准,旋轉模式和在一系統(tǒng)里的其他低頻模式的一種分光光譜學技術。拉曼散射為非彈性散

射咧欣,通常用來激發(fā)拉曼光譜的激光范圍為可見光浅缸,近紅外或者近紫外光范圍附近,激光于系統(tǒng)聲子進行相互作用導致最后光子能量增加

或者減少该押,而由這些能量的變化可得知聲子模式疗杉。


下圖展示了顯微拉曼光譜原理光路以及使用的相關器件:


 

其中用來進行拉曼光譜實驗的激光器我們稱之為拉曼激光器,拉曼激光器區(qū)別于普通激光器的一個最大不同就是激光器的線寬蚕礼,就是激

光器的單色性烟具,一般來說,普通激光器的線寬在0.1納米到幾個納米之間奠蹬,而拉曼激光器最低要求激光器線寬不能超過0.001納米朝聋,最好

是使用單縱模激光器進行實驗。

 

法國Oxxius公司單縱模拉曼激光器


因為拉曼信號相對激光強度差了6-8個數(shù)量級囤躁,所以一般采用兩片拉曼濾色片或者三片拉曼濾色片濾除激光器本身的信號干擾冀痕,拉曼濾

色片也不同于普通的熒光濾色片,拉曼濾色片都要求非常銳利邊緣狸演,一般起始波數(shù)都在200個波數(shù)左右言蛇。


美國chroma公司拉曼濾光片


對于一些有低波數(shù)需求的應用,會使用陷波濾波片(Opti Grate Notch filter)進行濾波宵距,使用陷波濾波片可以使起始波數(shù)從5個波數(shù)

開始腊尚。下圖所示就是用陷波濾波器所測得的拉曼光譜效果,可以看到其起始波數(shù)都是差不多5個波數(shù)開始满哪,如果用一般的拉曼濾色片婿斥,

那么就無法看到低波數(shù)的拉曼信號。


OptiGrate公司公司低波數(shù)濾光片


一般來說拉曼光譜所需求的光柵光譜儀要求光譜分辨率越高越好哨鸭,受限于成本等原因普遍采用分辨率優(yōu)于5個波數(shù)的光柵光譜儀即可民宿。

并且考慮到拉曼信號是弱信號,普通的反射式光柵單色儀的光利用效率都會比較低像鸡,一般來說都只有50%-60%左右的水平活鹰,隨著單色

儀技術的發(fā)展,現(xiàn)在可以使用透射式光柵光譜儀(VHG)只估,這樣可以使得光利用效率大幅提高志群,最高效率可達到90%以上的水平。

 


拉曼信號是非常弱的信號仅乓,所以要求采集最終信號的ccd具有較高的靈敏度和量子效率,一般會選深度制冷型CCD來提高信噪比蓬戚,由

于只需要光譜和強度兩個信息夸楣,光譜信息由光譜儀決定,只需要不同波數(shù)上的強度信息,所以出于成本考慮都會使用線陣CCD豫喧。

法國Greateyes深度制冷寬譜CCD相機

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