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激光拉曼光譜儀基本原理與檢定步驟流程分析
發布時間:2021-05-18瀏覽:22次
  拉曼光譜儀的原理非常簡單,當光打到樣品上時候,樣品分子會使入射光發生散射。大部分散射的光頻率沒變,我們這種散射稱為瑞利散射,部分散射光的頻率變了,稱為拉曼散射。散射光與入射光之間的頻率差稱為拉曼位移。
 
  激光拉曼光譜儀的基本組成有激光光源,樣品池、單色器和檢測記錄系統四部分,現代新型儀器具有計算機控制和數據處理功能。由激光光源發出的光經反射鏡和透鏡照射在樣品上,產生的散射光再經分光器后射至檢測器上。激光光源多用連續式氣體激光器,如He-Ne激光器,Ar 離子激光器和Kr離子激光器等,采用的單線愉出功率一般為10 -1000 mw。樣品池常用微量毛細管池及常量的液體池、氣體池和壓片樣品池。常用的單色器為兩個光柵構成的雙單色器。它具有成像質量好,分辨率高.雜散光小等特點。對于可見光講區內的拉曼散射光,可用光電倍增管作為檢側器。通常以光子計數進行檢測.現代光子計數器的動態范圍可達幾個數量級。
 
  基本原理
 
  當波束為v0的單色光入射到介質上時,除了被介質吸收、反射和透射外,總會有一部分被散射。如圖1所示,在光譜圖中有三種線,中央的是瑞利散射線,頻率為v0,強度最強;低頻一側的是斯托克斯線,與瑞利線的頻差為Δv,強度比瑞利線的強度弱很多,約為瑞利線的強度的幾百萬分之一至上萬分之一;高頻的一側是反斯托克斯線,與瑞利線的頻差亦為 ,和斯托克斯線對稱的分布在瑞利線兩側,強度比斯托克斯線的強度又要弱很多,因此并不容易觀察到反斯托克斯線的出現,但反斯托克斯線的強度隨著溫度的升高而迅速增大。斯托克斯線和反斯托克斯線通常稱為拉曼線,其頻率常表示為v0±Δv,Δv稱為拉曼頻移,多用散射光波長的倒數表示,計算公式為:

  式中,λ和λ0分別為散射光和入射光的波長。Δv的單位為cm-1。
 
  這種頻移和激發線的頻率無關,以任何頻率激發這種物質,拉曼線均能伴隨出現。因此從拉曼頻移,我們就可以鑒別拉曼散射池所包含的物質。
 
  激光拉曼光譜儀性能的檢定步驟流程:
 
  1、檢定條件
 
  (a)Ar+激光器的激發線為514.5nm、488.0nm輸出功率不少于300mW;
 
  (b)低壓汞燈或氖燈;
 
  (c)毛細管,CCl4試劑等。
 
  2、環境條件
 
  拉曼光譜儀應安放在防震臺上,通風良好,附近無強電場、磁場干擾;室溫18~24℃;相對溫度≤75%;單相及三相電源的波動≤5%(相對誤差);冷卻水流速≥9.5L/min。
 
  3、檢定方法
 
  (a) 外觀及初步檢定按正常操作程序,運行光譜儀,當鍵盤輸入指令時,各相應的功能運行及控制都能正常進行;
 
  (b)測定分辨率;
 
  (c)測定波數精度;
 
  (d) 重現性的測定。將汞燈置于入射狹縫前,狹縫寬度分別為5μ、開、開、11μ,狹縫高度為2mm時,步進 0.1cm-1,每點積分時間為 0.1s,掃描測量18312.5 cm-1譜線,重復4~10次掃描測量,其重復性在土0.2~0.5 cm-1之內或更好。
 
  4、檢定周期為1年。
 
  只有定期檢定光譜儀,才能確認測定數據的準確、可靠,否則,測得的數據是無效的。
 
  激光拉曼光譜儀可應用于教學、科研、醫藥、石油、化工、環保、食品、材料、生物、農業、地礦等領域應用廣泛,北京卓立漢光儀器有限公司研制一種激發光源可變的寬帶拉曼光譜儀,由于光柵角度可調,因此可選用多種不同波長的激光器作為激發光源。對于某一特定激光波長,還可通過調節光柵角度,實現較寬范圍的拉曼光譜測量。
 
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