便攜式拉曼光譜儀三大組成部分介紹

拉曼技術(shù)是由印度物理學(xué)家拉曼發(fā)現(xiàn)的，它的原理是測(cè)量光子的非彈性散射效應(yīng)。拉曼技術(shù)特別適合于過(guò)程監(jiān)控、產(chǎn)品識(shí)別、遙感和水溶液中高散射顆粒物的測(cè)量，廣泛應(yīng)用于化學(xué)研究、高分子材料、生物醫(yī)學(xué)、藥品檢測(cè)、寶石鑒定等領(lǐng)域。

便攜式拉曼光譜儀具有體積小、檢測(cè)方便等特點(diǎn)，為藥品檢測(cè)、環(huán)境檢測(cè)、安檢等實(shí)時(shí)檢測(cè)領(lǐng)域提供了一種無(wú)損快速檢測(cè)方法。便攜式拉曼光譜儀主要由三大部分組成：

1、激發(fā)光源

拉曼效應(yīng)的產(chǎn)生需要一定頻率的光進(jìn)行激發(fā)。初，采用汞弧燈作為激發(fā)光源。但由于拉曼光強(qiáng)較激發(fā)光小  6~7 個(gè)數(shù)量級(jí)，拉曼信號(hào)很微弱，從而限制了后期的光譜檢測(cè)以及相關(guān)應(yīng)用。因此，在拉曼效應(yīng)被發(fā)現(xiàn)后的 30 多年，并未得到廣泛應(yīng)用。20 世紀(jì)  60 年代，激光器的發(fā)明解決了拉曼激發(fā)光源的問(wèn)題，拉曼光譜儀得到了快速的發(fā)展。

為了得到更好的拉曼光譜，光譜儀往往采用窄線(xiàn)寬的單色激光作為激發(fā)光源。實(shí)驗(yàn)室用拉曼光譜儀所用激光器普遍占地較大，不利于小型化、現(xiàn)場(chǎng)化。合適的激光器應(yīng)滿(mǎn)足幾個(gè)條件：體積小、能量高足以激發(fā)出拉曼光，線(xiàn)寬小且輸出穩(wěn)定。目前，商業(yè)化的便攜式拉曼光譜儀普遍采用波長(zhǎng)為 532 nm 或 785 nm 的小型固態(tài)半導(dǎo)體激光器。
 

2、拉曼光纖探頭

拉曼探頭包含激光傳導(dǎo)聚焦、拉曼光收集以及濾波作用。激光器輸出的激光由光纖導(dǎo)入并聚焦，使之作用于樣品。這樣可以得到足夠的光能量，激發(fā)出拉曼信號(hào)。收集拉曼信號(hào)，濾去瑞利散射，并將其導(dǎo)入后端光譜儀。

比較常見(jiàn)的探頭設(shè)計(jì)為直角光路，激光發(fā)射與收集部分共路，這樣可以收集到激發(fā)點(diǎn)的信號(hào)。并且直角光路可以使輸入輸出光纖在同一端。在聚焦一端，往往引進(jìn)金屬長(zhǎng)筒，便于探入液體或比較深的物質(zhì)進(jìn)行鑒定。

3、小型化光譜儀

光譜儀主要包括入射狹縫、分光系統(tǒng)、接收系統(tǒng)等。經(jīng)狹縫的拉曼信號(hào)，進(jìn)入分光系統(tǒng)，分光元件通常為棱鏡或光柵，一般采用車(chē)爾尼特納(C-T)分光光路結(jié)構(gòu)?？臻g分開(kāi)的光譜信號(hào)由線(xiàn)陣或面陣 CCD 接收，經(jīng)處理后傳遞給計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示及分析。