拉曼光谱仪主要适用于科研院所、高等院校物理和化学实验室、生物及医学领域等光学方面,研究物质成分的判定与确认;还可以应用于刑侦及珠宝行业进行毒品的检测及宝石的鉴定。该仪器以其结构简单、操作简便、测量快速GX准确,以低波数测量能力著称;采用共焦光路设计以获得更高分辨率,可对样品表面进行um级的微区检测,也可用此进行显微影像测量。
拉曼光谱仪工作原理
当一束频率为v0的单色光照射到样品上后,分子可以使入射光发生散射。大部分光只是改变光的传播方向,从而发生散射,而穿过分子的透射光的频率,仍与入射光的频率相同,这时,称这种散射称为瑞利散射;还有一种散射光,它约占总散射光强度的 10^-6~10^-10,该散射光不仅传播方向发生了改变,而且该散射光的频率也发生了改变,从而不同于激发光(入射光)的频率,因此称该散射光为拉曼散射。在拉曼散射中,散射光频率相对入射光频率减少的,称之为斯托克斯散射,因此相反的情况,频率增加的散射,称为反斯托克斯散射,斯托克斯散射通常要比反斯托克斯散射强得多,拉曼光谱仪通常大多测定的是斯托克斯散射,也统称为拉曼散射。
散射光与入射光之间的频率差v称为拉曼位移,拉曼位移与入射光频率无关,它只与散射分子本身的结构有关。拉曼散射是由于分子极化率的改变而产生的(电子云发生变化)。拉曼位移取决于分子振动能级的变化,不同化学键或基团有特征的分子振动,ΔE反映了指定能级的变化,因此与之对应的拉曼位移也是特征的。这是拉曼光谱可以作为分子结构定性分析的依据。
拉曼光谱仪应用领域
1. 石油领域:检测石油产品质量、定性分析石油产品组成或种类
2. 食品领域:用于食品成分的“证实”,以及掺杂物的“证伪”
3. 农牧领域:农牧产品的分类及鉴定
4. 化学、高分子、制药及医学相关领域:过程控制;质量控制、成分鉴定、药物鉴别、疾病诊断
5. 刑侦及珠宝行业:毒品检测;珠宝鉴定
6.环境保护:环保部门水质污染监测、表面污染检测和其他有机污染物
7. 物理领域:光学器件和半导体元件研究
8.鉴定:古物古玩鉴定、GA刑事鉴定等其他领域。
9.地质领域:现场探矿、矿石成分的定量定性分析和包裹体的研究等。
拉曼光谱仪的基本部件
(1)激发光源 常用的有Ar离子激光器,Kr离子激光器,He-Ne激光器,Nd-YAG激光器,二极管激光器等。Ar离子激光器的两条主要强线是488nm蓝光和514.5nm黄绿光,这也是拉曼光谱仪上常用的激发谱线。Kr离子激光器丰要提供近紫外谱线219nm,242nm。
和266nm。He-Ne激光器的激发线常用的是632.8nm。Nd-YAG激光器激发Z强的是波长为1064nm的谱线,特别适合用于开展共振拉曼散射的染料激光器的泵浦光源。
(2)收集光学系统 包括宏观散射光路和配置[前置单色器,偏振旋转器,聚焦透镜,样品,收集散射光透镜(组),检偏器等],散射配置有0°、90°和180°,后两者较常用。
(3)单色器和迈克尔逊干涉仪 有单光栅、双光栅或三光栅,一般使用平面全息光栅干涉器一般与FTIR上使用的相同,为多层镀硅的CaF2或镀Fe2O3的CaF2分束器。也有用石英分束器及扩展范围的KBr分束器。
(4)检测和控制系统 传统的采用光电倍增管,目前多采用CCD探测器,FTRaman常用的检测器为Ge或InGaAs检测器。在控制和处理方面,因FTRaman采用了傅里叶变换技术,因此对计算机有更高的要求。
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