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便攜式拉曼光譜儀有哪幾大部分組成?

更新時間:2021-06-15 點擊次數:655
拉曼光譜分析技術是一種能夠提供分子指紋信息的強大化學分析技術,通常被用于研究物質的分子結構、檢測化學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,拉曼光譜分析技術已經真正變成了一種為大眾廣泛接受的實用分析技術。

便攜式拉曼光譜儀主要由三大部分組成,即用于激發拉曼信號的小型半導體激光器,用于傳導激發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。這幾部分的配制直接決定了便攜式拉曼光譜儀的性能。

1、激發光源

  拉曼效應的產生需要一定頻率的光進行激發。最初,采用汞弧燈作為激發光源。但由于拉曼光強較激發光小  6~7 個數量級,拉曼信號很微弱,從而限制了后期的光譜檢測以及相關應用。因此,在拉曼效應被發現后的 30 多年,并未得到廣泛應用。20 世紀  60 年代,激光器的發明解決了拉曼激發光源的問題,拉曼光譜儀得到了快速的發展。

  為了得到更好的拉曼光譜,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、現場化。合適的激光器應滿足幾個條件:體積小、能量高足以激發出拉曼光,線寬小且輸出穩定。目前,商業化的便攜式拉曼光譜儀普遍采用波長為 532 nm 或 785 nm 的小型固態半導體激光器。


2、拉曼光纖探頭

  拉曼探頭包含激光傳導聚焦、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,激發出拉曼信號。收集拉曼信號,濾去瑞利散射,并將其導入后端光譜儀。

  總體來說,拉曼探頭需要滿足下列要求:

  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) 結構簡單,緊湊。

  比較常見的探頭設計為直角光路,激光發射與收集部分共路,這樣可以收集到激發點的信號。并且直角光路可以使輸入輸出光纖在同一端。在聚焦一端,往往引進金屬長筒,便于探入液體或比較深的物質進行鑒定。

3、小型化光譜儀

  光譜儀主要包括入射狹縫、分光系統、接收系統等。經狹縫的拉曼信號,進入分光系統,分光元件通常為棱鏡或光柵,一般采用車爾尼特納(C-T)分光光路結構??臻g分開的光譜信號由線陣或面陣 CCD 接收,經處理后傳遞給計算機進行存儲、顯示及分析。

 

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