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激光拉曼光譜儀選擇的光源有什么要求

點擊次數:130  發布時間:2022-08-03
  拉曼光譜分析是一種無損的分析技術,它是基于光和材料內化學鍵的相互作用而產生的。拉曼光譜可以提供樣品化學結構、形態、結晶度以及分子相互作用的詳細信息。通過對拉曼光譜的分析可以知道物質的振動轉動能級情況,從而可以鑒別物質,分析物質的性質。
  拉曼光譜探測技術的一個關鍵因素在于單色驅動光源,早期拉曼光譜探測技術的發展就是受限于能夠使用的單色光源,甚至拉曼現象本身的發現就是利用了太陽光和窄帶濾波片創造出的單色光源。
  除了波長之外,在選擇用于拉曼實驗的最佳激光源時還應考慮許多重要的性能參數。這些關鍵性能參數包括:光譜線寬、頻率穩定性、光譜純度、光束質量、輸出功率和功率穩定性以及光學隔離度。
  1. 光譜線寬:
  光譜線寬主要對記錄的拉曼光譜分辨率有限制(光譜線寬決定了可以檢測到的斯托克斯位移的精度)。對于大多數固定光柵系統,為了不限制系統的光譜分辨率,激光線寬應為幾十pm或更短,而對于一些高分辨率系統線寬甚至小于1 MHz。
  2. 頻率穩定性:
  通常,隨著時間的推移和環境溫度抖動,激光輸出頻率可能有所變化,為避免拉曼光譜的測量分辨率降低,激光器的頻率漂移應小于10pm。
  3. 光譜純度:
  檢測拉曼信號通常需要激光源的光譜純度不低于60dB(這樣能夠忽略邊模成分造成的影響)。在多數情況下,光譜純度應在主峰1~2 nm范圍內滿足要求。而對于低頻拉曼應用需要更高的邊模抑制比side-mode suppression ratio (SMSR),光譜純度需要在主峰幾百pm或更短范圍內滿足要求。
  4. 光束質量:
  在共焦拉曼成像應用中,激光源需為達到衍射極限的TEM00模式光束,以獲得最佳的空間分辨率。而對于基于探針的定量拉曼分析,該參數要求不需要太嚴格。光束質量只要允許允許正常耦合到多模光纖(芯徑為50-100μm)內即可。
  5. 輸出功率及功率穩定性:
  激光輸出功率受限于波長的選擇,而波長選擇的主要依據為材料的類型,采樣頻率和成像速度。一般用于拉曼光譜實驗的激光光源輸出功率在10mW-100mW左右(根據波長不同),功率抖動性應低于10%,同時盡量不受外部環境溫度影響。
  6. 光束隔離度:
  激光的回光隔離設計在共焦成像裝置中尤其重要,因為樣品往往能夠將激發光原路反射回來,這種回光可引起噪聲和功率不穩定性,甚至造成激光器損壞。因此激光器應在輸出端配備光學隔離器以防止上述現象發生。
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