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光學(xué)系統

如何選擇拉曼光譜光源

激光制造網(wǎng) 來(lái)源:Novanta Photonics2024-05-21 我要評論(0 )   

拉曼光譜是一種強大的非破壞性分析技術(shù),可用于獲得有關(guān)樣品的化學(xué)結構、結晶度和相位的詳細信息。拉曼散色是一種光學(xué)現象,它描述了當光線(xiàn)和物質(zhì)相互作用時(shí),光的頻率...

拉曼光譜是一種強大的非破壞性分析技術(shù),可用于獲得有關(guān)樣品的化學(xué)結構、結晶度和相位的詳細信息。拉曼散色是一種光學(xué)現象,它描述了當光線(xiàn)和物質(zhì)相互作用時(shí),光的頻率發(fā)生變化的過(guò)程??梢岳斫鉃橐皇庹赵谝粋€(gè)物體上,這個(gè)物體里的分子會(huì )因為光的能量而振動(dòng),這種振動(dòng)會(huì )讓一部分光的能量改變,導致光的“顏色”發(fā)生變化,這就是拉曼散射。利用拉曼散射現象來(lái)分析物質(zhì),通過(guò)照射樣品并測量散射的光的頻率的變化,從而得到有關(guān)樣品的信息,這種方法被稱(chēng)為拉曼光譜法。

此外,測量的拉曼線(xiàn)的強度與分子組成成正比,這意味著(zhù)拉曼光譜不僅可以定性,還可以進(jìn)行定量分析。它通常在化學(xué)、材料科學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)域有著(zhù)廣泛的應用,可以用于分析物質(zhì)的結構、組成、相變和反應動(dòng)力學(xué)等方面,近年來(lái),隨著(zhù)光子學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,被廣泛應用于科學(xué)研究、質(zhì)量控制和工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域。

激光因其高強度和實(shí)用的單色性已被證明是非常有價(jià)值的拉曼散射光源,但并非所有的拉曼光譜激光器都是一樣的。那么,在為拉曼光譜選擇激光器時(shí),應該考慮哪些參數呢?

激發(fā)波長(cháng)

分子通常會(huì )散射與光源波長(cháng)相同的大部分激光,這就是所謂的瑞利散射。光束的一小部分(低至0.0000001%)以不同的波長(cháng)散射,這就是拉曼散射,正是這種相對較弱的現象讓我們得以深入了解分析物的化學(xué)結構。

拉曼強度
拉曼散射的強度與激發(fā)波長(cháng)直接相關(guān)。通常,在近紅外 (NIR) 區域具有較長(cháng)波長(cháng)的拉曼光譜激光會(huì )產(chǎn)生相對較弱的散射信號。相反,較短的激發(fā)波長(cháng)通常會(huì )產(chǎn)生更強的信號。例如,紫光 (UV) 激發(fā)通道產(chǎn)生的拉曼強度可能比近紅外激光的拉曼強度高幾個(gè)數量級。

與激發(fā)波長(cháng)相關(guān)的拉曼散射意味著(zhù)近紅外拉曼光譜激光通常需要更長(cháng)的采集時(shí)間和更大的累積數。對于具有可見(jiàn)光和亞可見(jiàn)光激發(fā)通道的激光器來(lái)說(shuō),這些值都會(huì )呈指數級下降。然而,在紫外可見(jiàn)光譜上被激光激發(fā)的分子通常會(huì )發(fā)出比拉曼效應更強的熒光。這就是所謂的熒光背景,也是拉曼光譜激光源的常見(jiàn)問(wèn)題。

熒光背景
熒光背景是不必要的噪聲,可能來(lái)自各種來(lái)源,包括激發(fā)樣品、基底和光學(xué)元件。熒光基本上會(huì )淹沒(méi)較弱的信號,導致難以獲得清晰的拉曼光譜,尤其是在較長(cháng)的采集掃描過(guò)程中,熒光背景會(huì )使檢測器飽和。

熒光是一個(gè)基于吸收的固有過(guò)程,與紫外線(xiàn)區域相比,可見(jiàn)光區域的吸收分子較少——與可見(jiàn)光相比,近紅外區域的吸收分子也較少,因此,對于已知存在高熒光背景的樣品,首選波長(cháng)較長(cháng)的拉曼光譜激光器。不過(guò),拉曼強度的權衡非常重要,通常需要折衷考慮。

典型激發(fā)波長(cháng)
選擇短波長(cháng)或長(cháng)波長(cháng)激勵信號各有利弊,這通常取決于樣品的類(lèi)型。高能量激光會(huì )損壞樣品材料,但低能量光源需要更長(cháng)的曝光時(shí)間,這同樣具有破壞性。因此,最常用的是 532nm 和 785nm 波長(cháng)的光源,它們可以獲取詳細的拉曼光譜而不會(huì )損壞樣品。


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Novanta旗下的高端激光器制造品牌Laser Quantum提供一系列適合作為拉曼光譜光源的激光器。我們的產(chǎn)品 ventus 532是一款行業(yè)領(lǐng)先的拉曼光譜激光器,這是我們尺寸最緊湊的 532nm 激光器,專(zhuān)為科研領(lǐng)域的應用設計并進(jìn)行了相應優(yōu)化,是拉曼光譜的首選光源。

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