拉曼光譜是一種強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，光的頻率發(fā)生變化的過程�？梢岳斫鉃橐皇庹赵谝粋€物體上，這個物體里的分子會因為光的能量而振動，這種振動會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，測量的拉曼線的強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)動力學(xué)等方面，近年來，隨著光子學(xué)技術(shù)的進步，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。

激光因其高強度和實用的單色性已被證明是非常有價值的拉曼散射光源，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，應(yīng)該考慮哪些參數(shù)呢？

激發(fā)波長

分子通常會散射與光源波長相同的大部分激光，這就是所謂的瑞利散射。光束的一小部分（低至0.0000001%）以不同的波長散射，這就是拉曼散射，正是這種相對較弱的現(xiàn)象讓我們得以深入了解分析物的化學(xué)結(jié)構(gòu)。

拉曼強度

拉曼散射的強度與激發(fā)波長直接相關(guān)。通常，在近紅外 （NIR） 區(qū)域具有較長波長的拉曼光譜激光會產(chǎn)生相對較弱的散射信號。相反，較短的激發(fā)波長通常會產(chǎn)生更強的信號。例如，紫光 （UV） 激發(fā)通道產(chǎn)生的拉曼強度可能比近紅外激光的拉曼強度高幾個數(shù)量級。

與激發(fā)波長相關(guān)的拉曼散射意味著近紅外拉曼光譜激光通常需要更長的采集時間和更大的累積數(shù)。對于具有可見光和亞可見光激發(fā)通道的激光器來說，這些值都會呈指數(shù)級下降。然而，在紫外可見光譜上被激光激發(fā)的分子通常會發(fā)出比拉曼效應(yīng)更強的熒光。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。熒光基本上會淹沒較弱的信號，導(dǎo)致難以獲得清晰的拉曼光譜，尤其是在較長的采集掃描過程中，熒光背景會使檢測器飽和。

熒光是一個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，對于已知存在高熒光背景的樣品，首選波長較長的拉曼光譜激光器。不過，拉曼強度的權(quán)衡非常重要，通常需要折衷考慮。

典型激發(fā)波長

選擇短波長或長波長激勵信號各有利弊，這通常取決于樣品的類型。高能量激光會損壞樣品材料，但低能量光源需要更長的曝光時間，這同樣具有破壞性。因此，最常用的是 532nm 和 785nm 波長的光源，它們可以獲取詳細的拉曼光譜而不會損壞樣品。

轉(zhuǎn)自：Novanta Photonics

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