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便携式拉曼光谱仪三大组成部分介绍

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拉曼技术是由印度物理学家拉曼发现的,它的原理是测量光子的非弹性散射效应。拉曼技术特别适合于过程监控、产品识别、遥感和水溶液中高散射颗粒物的测量,广泛应用于化学研究、高分子材料、生物医学、药品检测、宝石鉴定等领域。

便携式拉曼光谱仪具有体积小、检测方便等特点,为药品检测、环境检测、安检等实时检测领域提供了一种无损快速检测方法。便携式拉曼光谱仪主要由三大部分组成:

1、激发光源

拉曼效应的产生需要一定频率的光进行激发。初,采用汞弧灯作为激发光源。但由于拉曼光强较激发光小  6~7 个数量级,拉曼信号很微弱,从而限制了后期的光谱检测以及相关应用。因此,在拉曼效应被发现后的 30 多年,并未得到广泛应用。20 世纪  60 年代,激光器的发明解决了拉曼激发光源的问题,拉曼光谱仪得到了快速的发展。

为了得到更好的拉曼光谱,光谱仪往往采用窄线宽的单色激光作为激发光源。实验室用拉曼光谱仪所用激光器普遍占地较大,不利于小型化、现场化。合适的激光器应满足几个条件:体积小、能量高足以激发出拉曼光,线宽小且输出稳定。目前,商业化的便携式拉曼光谱仪普遍采用波长为 532 nm 或 785 nm 的小型固态半导体激光器。
 

2、拉曼光纤探头

拉曼探头包含激光传导聚焦、拉曼光收集以及滤波作用。激光器输出的激光由光纤导入并聚焦,使之作用于样品。这样可以得到足够的光能量,激发出拉曼信号。收集拉曼信号,滤去瑞利散射,并将其导入后端光谱仪。

比较常见的探头设计为直角光路,激光发射与收集部分共路,这样可以收集到激发点的信号。并且直角光路可以使输入输出光纤在同一端。在聚焦一端,往往引进金属长筒,便于探入液体或比较深的物质进行鉴定。

3、小型化光谱仪

光谱仪主要包括入射狭缝、分光系统、接收系统等。经狭缝的拉曼信号,进入分光系统,分光元件通常为棱镜或光栅,一般采用车尔尼特纳(C-T)分光光路结构。空间分开的光谱信号由线阵或面阵 CCD 接收,经处理后传递给计算机进行存储、显示及分析。

 

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