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)生變化的過程�？梢岳斫鉃橐皇�光照在一個(gè)物體上，這個(gè)物體里的分子會(huì)因?yàn)楣獾哪芰慷�振�?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)象來分析物質(zhì)，通過照射樣品并測(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，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)于具有可見光和亞可見光激發(fā)通道的激光器來說，這些值都會(huì)呈指數(shù)級(jí)下降。然而，在紫外可見光譜上被激光激發(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問題。

熒光背景

熒光背景是不必要的噪聲，可能來自各種來源，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)基于吸收的固有過程，與紫外線區(qū)域相比，可見光區(qū)域的吸收分子較少——與可見光相比，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，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。

轉(zhuǎn)自：Novanta Photonics

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