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光學(xué)系統(tǒng)

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(píng)論(0 )   

拉曼光譜是一種強(qiáng)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(jié)構(gòu)、結(jié)晶度和相位的詳細(xì)信息。拉曼散色是一種光學(xué)現(xiàn)象,它描述了當(dāng)光線和物質(zhì)相互作用時(shí),光的頻率...

拉曼光譜是一種強(qiáng)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(jié)構(gòu)、結(jié)晶度和相位的詳細(xì)信息。拉曼散色是一種光學(xué)現(xiàn)象,它描述了當(dāng)光線和物質(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?yàn)楣獾哪芰慷駝?dòng),這種振動(dòng)會(huì)讓一部分光的能量改變,導(dǎo)致光的“顏色”發(fā)生變化,這就是拉曼散射。利用拉曼散射現(xiàn)象來(lái)分析物質(zhì),通過(guò)照射樣品并測(cè)量散射的光的頻率的變化,從而得到有關(guān)樣品的信息,這種方法被稱為拉曼光譜法。

此外,測(cè)量的拉曼線的強(qiáng)度與分子組成成正比,這意味著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)域有著廣泛的應(yīng)用,可以用于分析物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、組成、相變和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等方面,近年來(lái),隨著光子學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,被廣泛應(yīng)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(qiáng)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(yīng)該考慮哪些參數(shù)呢?

激發(fā)波長(zhǎng)

分子通常會(huì)散射與光源波長(zhǎng)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(zhǎng)散射,這就是拉曼散射,正是這種相對(duì)較弱的現(xiàn)象讓我們得以深入了解分析物的化學(xué)結(jié)構(gòu)。

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

與激發(fā)波長(zhǎng)相關(guān)的拉曼散射意味著近紅外拉曼光譜激光通常需要更長(zhǎng)的采集時(shí)間和更大的累積數(shù)。對(duì)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(shù)級(jí)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(yīng)更強(qiáng)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(hào),導(dǎo)致難以獲得清晰的拉曼光譜,尤其是在較長(zhǎng)的采集掃描過(guò)程中,熒光背景會(huì)使檢測(cè)器飽和。

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

典型激發(fā)波長(zhǎng)
選擇短波長(zhǎng)或長(zhǎng)波長(zhǎng)激勵(lì)信號(hào)各有利弊,這通常取決于樣品的類型。高能量激光會(huì)損壞樣品材料,但低能量光源需要更長(zhǎng)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(zhǎng)的光源,它們可以獲取詳細(xì)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,專為科研領(lǐng)域的應(yīng)用設(shè)計(jì)并進(jìn)行了相應(yīng)優(yōu)化,是拉曼光譜的首選光源。

ventus系列的M2值接近于1,能夠產(chǎn)生緊湊的聚焦點(diǎn)并具有更高的強(qiáng)度,高穩(wěn)定性和低至 0.02% 的 RMS 噪聲值,可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定一致的拉曼信號(hào)。應(yīng)用于拉曼成像研究時(shí),在整個(gè)范圍內(nèi)具有出色的指向穩(wěn)定性,非常適合與顯微鏡進(jìn)行自由空間耦合,在較長(zhǎng)的時(shí)間范圍內(nèi)具有最小的漂移。ventus 532 的 30 GHz 帶寬足以滿足大多數(shù)拉曼研究的需求,但在需要更高分辨率的情況下,ventus solo和 torus 系列能提供更窄的帶寬。具體應(yīng)用需求,歡迎隨時(shí)與我們的專業(yè)應(yīng)用工程師溝通。

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