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拉曼光譜儀的技術進展
閱讀：1174 發布時間：2019-12-9
拉曼光譜儀廣泛應用于化學研究、高分子材料、生物醫學、藥品檢測、寶石鑒定等領域，如何進一步小型化、現場化是其未來發展的重要方向。便攜式拉曼光譜儀具有體積小、檢測方便等特點，為藥品檢測、環境檢測、安檢等實時檢測領域提供了一種無損快速檢測方法。對國內外產業化便攜式拉曼光譜儀的現狀及技術的進展進行了綜述。
拉曼效應的產生需要一定頻率的光進行激發。初，采用汞弧燈作為激發光源。但由于拉曼光強較激發光小6~7個數量級，拉曼信號很微弱，從而限制了后期的光譜檢測以及相關應用。因此，在拉曼效應被發現后的30多年，并未得到廣泛應用。20世紀60年代，激光器的發明解決了拉曼激發光源的問題，拉曼光譜儀得到了快速的發展。
為了得到更好的拉曼光譜，光譜儀往往采用窄線寬的單色激光作為激發光源。實驗室用拉曼光譜儀所用激光器普遍占地較大，不利于小型化、現場化。合適的激光器應滿足幾個條件：體積小、能量高足以激發出拉曼光，線寬小且輸出穩定。目前，商業化的便攜式拉曼光譜儀普遍采用波長為532nm或785nm的小型固態半導體激光器。
拉曼位移與激發光頻率無關，那么究竟何種激發波長更為適合呢？激發波長越短，拉曼激發效率越高，但熒光信號也越強。對很多樣品，特別是那些生物有機乃至藥品制劑而言，若采用532nm的激光，一些本可以被探測到的拉曼信號也將被熒光背景淹沒。這種情況下，使用633nm或者785nm的激發波長能夠有效解決這一問題。因為光子能量降低，熒光效率變低，所以拉曼散射更易被探測。BaySpec公司甚至提供了1064nm的激光[10]，對于一些特別容易產生熒光的樣品來說，顯然具有更好的效果。當然，由于光子能量的減小，拉曼散射的效率降低了，這就需要更長的積分時間或是更強的激光功率。
隨著便攜式拉曼光譜儀的廣泛應用，現場化對光譜儀檢測性能提出了更高的穩定性和重復性要求。由于激光光源的線寬和穩定性直接影響光譜儀的分辨率，激光窄線寬以及功率的穩定性成為各大公司追求的一大目標。