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近紅外拉曼光譜的優(yōu)點

發(fā)布時間:2022-10-11 16:11:36 瀏覽量:3287 作者:Leon

摘要

隨著激光器群凶、二色濾波器、低噪聲和靈敏探測器和信號處理器的普及哄辣,測量弱和復雜過程(如拉曼散射)所需的組件已經(jīng)有了實質(zhì)性的發(fā)展请梢。在拉曼光譜學中,材料被一個接近單頻的入射光子照射力穗。對入射光子和材料“照射”所產(chǎn)生的能帶進行了光譜研究毅弧。勢能損失或勢能增益分別為斯托克斯譜或反斯托克斯譜。

正文


近紅外拉曼光譜的優(yōu)點


拉曼光譜由一個波長或頻譜組成当窗,它對應于輻照“拉曼活性”材料產(chǎn)生的非彈性(拉曼)光子信號够坐。材料的拉曼輻照通常使用單頻激光。由拉曼相互作用產(chǎn)生的拉曼指紋譜可以通過適當?shù)奶綔y器散射和接收的頻率來確定崖面。光譜通常被“數(shù)字化”元咙,并在進行分析時與參考樣品或參考物質(zhì)光譜進行數(shù)字匹配。今天有了許多“商用現(xiàn)貨”組件巫员,拉曼光譜和熒光光譜等弱強度效應可以用于許多分析應用庶香。拉曼測量的實驗限制之一是光譜儀本身。特別是在拉曼光譜中简识,攜帶被分析物所需“信息”的光信號非常微弱赶掖,在測量時需要特別注意。


光譜學是研究相互作用強度與波的波長七扰、頻率或勢能的關系的許多方法中的任何一種奢赂。光譜學通常需要產(chǎn)生一個“探測信號”,該信號具有與每個波長或頻率替補相對應的頻率成分颈走。然而膳灶,在拉曼光譜學中,被探測的材料內(nèi)部產(chǎn)生了多個頻率分量立由,這些頻帶就是所謂的“拉曼男湔埃”。近紅外光譜當然是在E/M光譜的近紅外區(qū)域進行的光譜分析拆吆。與光譜的其他區(qū)域相比聋迎,近紅外有幾個優(yōu)點。首先枣耀,近紅外區(qū)域的固態(tài)激光源表現(xiàn)理想霉晕,特別是通常表現(xiàn)出“時空”相干性庭再,這些源可以“大量生產(chǎn)”。其次牺堰,由于近紅外表征的勢能區(qū)能量低于被研究材料的典型鍵能和電離能拄轻,近紅外不會在大多數(shù)類型的材料中光化學地驅(qū)動化學成鍵。此外伟葫,需要注意的是恨搓,二氧化硅光纖近紅外光譜中具有較佳的“傳輸”,而二色濾波筏养、激光器和探測器在近紅外光譜區(qū)域都是現(xiàn)成的斧抱。Z后需要了解的是,非彈性散射渐溶,即拉曼散射是一種非常弱的效應辉浦。拉曼效應的光學發(fā)射“截面”很小。然而使用光學工程方法可以有效地處理小的截面茎辐。許多光學系統(tǒng)會有微量的光泄漏宪郊,而且?guī)缀跛械南到y(tǒng)/材料都會自動熒光。需要有方法來處理這些影響拖陆。


拉曼效應的一個具有挑戰(zhàn)性的方面是光譜儀或分析工具本身的波長/頻率分析部分弛槐。許多用于拉曼應用的光譜儀具有非常大的物理尺寸。光譜儀分析段的尺寸非常重要依啰,整個拉曼系統(tǒng)理想地適合在一個小的區(qū)域內(nèi)丐黄,并具有足夠的信號處理能力來分析光譜。拉曼光譜和自熒光測量是研究臨床和生化樣品的重要方法孔飒。自熒光強度和拉曼強度/效率以及由此產(chǎn)生的光譜特性可能取決于許多因素,包括材料的化學組成艰争、材料環(huán)境坏瞄,還可能取決于材料的壓力和溫度。


具有“單頻”源的近紅外光譜儀甩卓,通過光纖傳輸鸠匀,由光譜儀的分析部分提供的信號攜帶“信息”。源逾柿、探測器和樣品承載著“信息”缀棍。源(振幅、波長和噪聲)和探測器名義上是恒定的机错,假設樣本攜帶隨時間變化的“信息”爬范。源和探測器的“已知”統(tǒng)計變化提供了一個很好的假設。在分析近紅外(NIR)拉曼波時弱匪,了解信號中的“噪聲”是如何映射到被測信號的是很重要的青瀑。光信號具有信號/噪聲的特征類型。也許任何光譜方法較具挑戰(zhàn)性的方面是將感興趣的信號從源、被研究材料和探測器產(chǎn)生的噪聲中分離出來斥难。噪聲可以從統(tǒng)計上看作點對點噪聲或圖像噪聲枝嘶。光信號從光域到電域的轉(zhuǎn)導是有趣的。在拉曼中哑诊,移位的特征代表了用于激發(fā)的激光器的非彈性頻移群扶。雖然在這種情況下,拉曼信號的激發(fā)在可見和近可見光譜區(qū)域镀裤,但在其他光子能量范圍內(nèi)發(fā)生了頻率偏移竞阐。分光學家認為波長的變化或能量的變化可以用頻率來描述。


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