拉曼光譜(RS)是基于C.V.拉曼發(fā)明的非彈性散射概念，提供指紋振動信息和可靠的物質鑒別技術谐丢。與基于吸收的紅外光譜相比爽航，RS依賴于散射，為儀器設計和樣品處理提供了相當大的靈活性乾忱。隨著新一代激光器和光學元件的出現讥珍，目前甚至可以通過手持和電池操作系統(tǒng)獲得拉曼光譜，這提高了應用的潛力窄瘟。
如何快速制造教學用低成本拉曼光譜儀
激發(fā)光源
激發(fā)源的技術指標衷佃，如波長、線寬(單色性)蹄葱、光功率等氏义，是獲得高質量拉曼光譜的關鍵匿值。通常采幌，拉曼光譜出現在激發(fā)波長(Stokes)以上和(反Stokes)以下的約10 ~ 200 nm起宽。拉曼散射效率與激發(fā)波長的四次方成反比遮斥。因此，較低激發(fā)波長(UV和可見光)的激光器比紅外光源產生更好的拉曼信號克婶。我們使用了一種低成本和易于獲得的綠色(~ 532 nm)激光筆，二極管泵浦固態(tài)激光器(DPSS)作為激發(fā)源情萤。內置的Nd:YAG和KTP晶體將激光二極管的主發(fā)射波長808 nm先轉換為1064 nm再轉換為532 nm萝风。有利的是，該激光筆帶有必要的電子驅動電路紫岩、被動散熱裝置和準直透鏡組件，無需額外的組件睬塌。激光束直徑為~ 2.5 mm泉蝌，光輸出功率為~ 70 mW，足以產生容易被探測到的拉曼散射光子揩晴。測量的光譜剖面顯示勋陪，中心波長和半高寬分別為531.8 nm和0.78 nm。
由此估計硫兰，較小可達到的拉曼光譜分辨率范圍為20 ~ 28 cm?1诅愚。對應于300 ~ 3000 cm - 1的拉曼位移，Stokes線將落在540 ~ 630 nm的范圍內劫映，典型的硅探測器在這個范圍內表現出較高的效率违孝。這些因素使得低成本的ccd探測器能夠很容易地探測到拉曼散射光子。另外泳赋，人們也可以使用商業(yè)上可用的激光二極管雌桑，如Thorlabs DJ532-40，它也基于相同的原理工作祖今。
由于以下原因校坑，在激光器內部由二極管產生的發(fā)射剖面中存在額外減弱的強度808 nm線，不影響測量:
(i)其強度幾乎比532 nm弱25倍千诬。
(ii)與532 nm相比耍目，808 nm發(fā)射光譜紅移了276 nm徐绑，因此散射截面弱了100倍邪驮。
(iii)它的斯托克斯線出現在光譜儀的敏感區(qū)域之外。
(iv)它的反斯托克斯線出現在波長范圍650 - 795 nm傲茄，超出感興趣的區(qū)域耕捞。
探測光學
探頭光學的主要配置是傳輸衔掸、90°、后向散射和空間偏移俺抽。第三種是較簡單的敞映，因為它很容易設置較小的組件和對齊。主要考慮:(i)較大限度地提高弱拉曼輻射的收集效率;(ii)阻止強瑞利輻射進入探測單元磷斧。這些目標是通過聚焦透鏡振愿、分束器和長通濾波器實現的。
來自激光二極管的準直光通過分束器和聚焦透鏡(L1)定向到樣品弛饭。分束器的作用是將激發(fā)光路與收集光路分開冕末。我們沒有使用專門設計的分束器侣颂，而是使用了一塊正方形的顯微鏡切片(25 mm × 25 mm × 1 mm)档桃，當與激發(fā)光路保持45°時，反射/透射比為30:70憔晒。后向散射輻射由同一個透鏡(L1)收集藻肄，該光束的一部分直接通過分束器，通過第②聚焦透鏡(L2)聚焦在分光光度計的入口狹縫上拒担。瑞利散射光被擋住了嘹屯，在分束器和L2透鏡之間使用截止波長為550 nm的長通濾波器。
探測器
使用的探測器是Science-Surplus制造的从撼，光譜范圍為450 - 700 nm州弟。然而，目前的設計并不限制閱讀器使用任何其他商業(yè)可用或內部制造的光譜儀低零。Science-Surplus光譜儀主要由一個50 μm的入口狹縫、凹面鏡作為聚焦元件掏婶、一個1800線/毫米的衍射光柵和一個索尼ILX511線性硅CCD探測器組成浙滤。光譜儀的分辨率為~ 1 nm，在532 nm激發(fā)下气堕，較大可達到的拉曼光譜分辨率在100 cm?1時為~ 35 cm?1纺腊，在3000cm?1時為~ 25 cm?1。光譜儀在工廠進行了預校準茎芭，軟件模塊內置了拉曼位移模式下的光譜記錄功能揖膜。另外，
光譜儀也可以單獨校準梅桩，然而幾乎沒有什么不同壹粟。
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