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拉曼光譜儀的技術(shù)進(jìn)展
閱讀：999 發(fā)布時(shí)間：2019-12-9
拉曼光譜儀廣泛應(yīng)用于化學(xué)研究、高分子材料、生物醫(yī)學(xué)、藥品檢測(cè)、寶石鑒定等領(lǐng)域，如何進(jìn)一步小型化、現(xiàn)場(chǎng)化是其未來(lái)發(fā)展的重要方向。便攜式拉曼光譜儀具有體積小、檢測(cè)方便等特點(diǎn)，為藥品檢測(cè)、環(huán)境檢測(cè)、安檢等實(shí)時(shí)檢測(cè)領(lǐng)域提供了一種無(wú)損快速檢測(cè)方法。對(duì)國(guó)內(nèi)外產(chǎn)業(yè)化便攜式拉曼光譜儀的現(xiàn)狀及技術(shù)的進(jìn)展進(jìn)行了綜述。
拉曼效應(yīng)的產(chǎn)生需要一定頻率的光進(jìn)行激發(fā)。初，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(gè)數(shù)量級(jí)，拉曼信號(hào)很微弱，從而限制了后期的光譜檢測(cè)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，并未得到廣泛應(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(wèn)題，拉曼光譜儀得到了快速的發(fā)展。
為了得到更好的拉曼光譜，光譜儀往往采用窄線(xiàn)寬的單色激光作為激發(fā)光源。實(shí)驗(yàn)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(chǎng)化。合適的激光器應(yīng)滿(mǎn)足幾個(gè)條件：體積小、能量高足以激發(fā)出拉曼光，線(xiàn)寬小且輸出穩(wěn)定。目前，商業(yè)化的便攜式拉曼光譜儀普遍采用波長(zhǎng)為532nm或785nm的小型固態(tài)半導(dǎo)體激光器。
拉曼位移與激發(fā)光頻率無(wú)關(guān)，那么究竟何種激發(fā)波長(zhǎng)更為適合呢？激發(fā)波長(zhǎng)越短，拉曼激發(fā)效率越高，但熒光信號(hào)也越強(qiáng)。對(duì)很多樣品，特別是那些生物有機(jī)乃至藥品制劑而言，若采用532nm的激光，一些本可以被探測(cè)到的拉曼信號(hào)也將被熒光背景淹沒(méi)。這種情況下，使用633nm或者785nm的激發(fā)波長(zhǎng)能夠有效解決這一問(wèn)題。因?yàn)楣庾幽芰拷档停瑹晒庑首兊停岳⑸涓妆惶綔y(cè)。BaySpec公司甚至提供了1064nm的激光[10]，對(duì)于一些特別容易產(chǎn)生熒光的樣品來(lái)說(shuō)，顯然具有更好的效果。當(dāng)然，由于光子能量的減小，拉曼散射的效率降低了，這就需要更長(zhǎng)的積分時(shí)間或是更強(qiáng)的激光功率。
隨著便攜式拉曼光譜儀的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng)化對(duì)光譜儀檢測(cè)性能提出了更高的穩(wěn)定性和重復(fù)性要求。由于激光光源的線(xiàn)寬和穩(wěn)定性直接影響光譜儀的分辨率，激光窄線(xiàn)寬以及功率的穩(wěn)定性成為各大公司追求的一大目標(biāo)。