你是否想过,在微观的分子世界里,如何精准区分相似的化合物,看透材料的应力和压力效应?答案就藏在拉曼光谱的“幕后英雄”—— 光谱分辨率里!
拉曼光谱蕴含着海量信息,而光谱分辨率堪称从中提取关键信息的“黄金钥匙”。分辨率越高,我们就越能像拥有 “火眼金睛” 般,清晰区分相似化合物、辨别分子结构的细微差异,还能精准测量材料的应力和压力变化。可以说,选对光谱分辨率,拉曼测量实验就成功了一半!
光谱分辨率(R)到底是什么?简单来说,它是光谱分辨细节特征的能力,公式为 R = λ/Δλ,其中 Δλ 是在波长为 λ 时能区分开的最小波长差。在拉曼光谱研究中,小的峰位移动、相近谱带分离、谱带宽度的微小变化,都可能藏着关键信息,而低分辨率很可能让这些重要信息 “溜走”!图1为不同的分辨率对于同意物质拉曼光谱细节的呈现效果。
图1:分辨率对于确定拉曼光谱细节的效果。
在色散型拉曼光谱仪里,单级单色仪是常用配置,它凭借高通光效率和紧凑体积“脱颖而出”。它的光谱分辨率由入射狭缝宽度、衍射光栅刻线密度(N)、衍射光栅焦长(F)和探测器几何大小等因素共同决定。
衍射光栅:分辨率的 “调节器”
衍射光栅就像光谱的“调色盘”,刻线密度(每毫米刻线条数)决定了它的“调色能力”。刻线密度越大,色散分光本领越强,光谱分辨率也就越高。比如,1800 gr/mm 光栅的色散本领是 600 gr/mm 光栅的 3 倍!对比不同刻线密度光栅下异丁苯丙酸的拉曼光谱(如图2),600 gr/mm 光栅的图谱粗糙模糊,而 1800 gr/mm 光栅的图谱则精细入微,展现出晶体结构等关键细节。不过,光栅刻线密度不能无限增大,这背后的奥秘,我们接着往下看。
图2: 不同光栅收集的异丁苯丙酸(ibuprofen)的拉曼光谱,显示出通过增加光栅刻槽密度所带来的光谱分辨率的提高(N= 600,950,1800 grooves/mm)。
光栅焦长:分辨率的 “稳定器”
焦长F 同样对分辨率影响深远,就像相机的焦距,焦长越长,分辨率越高,能捕捉到光谱中更多精细细节。图3是焦长300和焦长800效果对比图。但和光栅不同,光谱仪的焦长是固定的,它默默决定着色散度和分辨率的“上限”。如果不需要高色散度,通常可以采用光栅刻线密度较小的光栅,但是反过来则是不可以的。
图3 : 焦长 300/800mm 的效果对比,(a) 在严格相同的实验配置条件下,采用 (F1=300mm) 和 (F2=800mm) 测量的阿斯匹林的拉曼光谱对比图, (b) 不同焦长导致色散度改变的示意图。
最佳分辨率:一场精密的 “平衡艺术”
入射狭缝:连接色散与分辨率的 “桥梁”
入射狭缝宽度与分辨率紧密相连,狭缝像在探测器上的宽度就是分辨率的体现。不过,狭缝宽度不能随意减小,还得综合考虑信号采集等因素,这又是一场需要精心权衡的“较量”。图4为狭缝宽度对光谱分辨率的影响。
图4 :狭缝宽度 Ws 对于CCl4光谱分辨率的影响。
说了这么多,如何才能拥有一台“全能型” 拉曼光谱仪,轻松应对各种科研挑战?答案就是我们的明星产品 ——AUT-XperRF 共聚焦显微拉曼光谱仪系统!
它堪称拉曼光谱界的“瑞士军刀”,集多种强大功能于一身。作为二合一仪器,它融合拉曼光谱模块和 TRPL 测量模块,是确定材料特性的 “得力干将”;同时,它还是 AUT-XperRAM S 系列和 FLIM 的 “梦幻组合”,高性能光谱仪、检测器和快速扫描器模块强强联手,“战斗力” 拉满!
AUT-XperRam 提供 35mm,300mm,850mm 三种焦长激光器,搭配不同刻线密度的光栅,轻松实现低至 1cm-1 的超高光谱分辨率!无论是高分辨率需求,还是低分辨率应用,它都能灵活适配,还能保持超高通光效率,让拉曼测量结果精准无误。
从生物学、医学研究到太阳能电池效率分析,它都能大显身手!拉曼光谱单点采集、拉曼mapping 图像采集、光致发光(PL)数据采集、时间分辨光致发光(TRPL)数据采集,统统不在话下!
昊量光电,致力于为拉曼光谱研究打造一站式服务,同时提供其他材料分析技术。我们的产品从设计到制造,始终聚焦高效率、卓越性能和高性价比。
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