拉曼探头光路结构:
★光纤激光器发出的激光信号,经过准直透镜变为平行激光;
★激光照射到二向色片,使入射激光以45度角反射到准直镜组然后聚焦到被测目标;
★被测样品产生的拉曼信号原光路返回经过准直镜组变为准直光束,然后透过二向色片,此时95%弹性散射光被滤除;
★通过二向色片后的光信号中的拉曼光号无阻碍通过滤光片组(790nm以上可透射),而激光信号0D10以上被滤除;
★拉曼信号光经过聚焦镜组聚焦到光谱仪狭缝,用于下一步分光测量。
光谱仪光路结构:
★光谱仪部分由狭缝、准直镜、光栅、成像镜、柱透镜和探测器构成;
★拉曼探头把信号光聚焦到狭缝实现空间滤波;
★通过狭缝的信号光以发散的角度入射到光谱仪内部的准直反射镜;
★经过准直镜准直的信号光被光栅衍射,不同波长的光线具有不同的衍射角;
★所有波长的衍射光线被聚焦镜反射聚焦,到达探测器表面实现分光探测。
拉曼技术的原理:
拉曼(Sir Chandrasekhara Venkata Raman),因拉曼效应的发现,获得了1930年度的诺贝尔物理学奖。当光通过介质时,由于光的散射可以观察到光的频率发生变化,位相也发生无规则变化的现象。这种现象称为拉曼效应。
散射分子原来处于基态,当外来光子入射到分子时,分子吸收一个光子后跃迁到虚能级,并立即回到基态而发射光子,这是瑞利散射。如果分子跃迁到虚能级不回到原来所处基态,而落到另一较高能级发射光子,这个发射的新光子能量hv’显然小于入射光子能量hv,是拉托克斯线(Stokes)ΔE=h(u0-ΔU),反之产生反斯托克斯线(Anti-Stokes)ΔE=h(U0-ΔU),斯托克斯线和反斯托克斯线通称为拉曼谱线,通常情况下绝大多数分子处于震动能级基态,所以斯托克斯线的强度远远强于反斯托克斯线。
Δu即散射光与散发光频率之差,由于拉曼位移ΔU只取决于分子结构,而与U0无关,所以拉曼光谱可以作为分子的指纹光谱。拉曼光谱的横坐标一般为拉曼位移,以波数表示ΔU=Us-U0,其中Us和U0分别为Stokes位移和激发光波数,纵坐标为拉曼强度。