模块化拉曼系统

1. 模块式拉曼系统

模块式拉曼系统为二次设备开发以及灵活的实验架构提供了便利。整套系统通常包含有光谱仪，激光器，探头和采样支架，配合操作软件和二次编程工具，用户可以方便地将拉曼测试系统集成到自己的设备中。
下面对如何选择各个组成模块做一下介绍。

1. 光谱仪

由于拉曼信号通常极其微弱，拉曼散射大约占总的光散射的百万分之一，因此对于光谱仪的灵敏度和信噪比的要求会比较高。我们建议采用进口的高性能光纤光谱仪，推荐MAYA2000PRO或者QE65000这两种型号。
 

• MAYA2000PRO

 
MAYA2000PRO是一款高性价比的光纤光谱仪，兼具高灵敏度，高信噪比以及高分辨率。非常适合用于拉曼光谱的测试，以及二次设备集成。其探测器采用的是日本滨松的面阵背照式CCD，在紫外和近红外区的量子效率都是大大优于普通的线阵CCD，而拉曼测试大多采用785nm的激发波长，通过配置相应的光栅，MAYA2000PRO可以测试200-4000cm-1的拉曼频移，分辨率可以达到8cm-1或者更高，对于一些常规的物质鉴定和识别都是足够的。




MAYA2000PRO的探测器没有包含热电致冷模块，不适合用于长时间积分的测量，例如需要长达数分钟积分时间的应用，但是，在实际应用中，由于MAYA2000PRO的灵敏度很高，以及高信噪比（450:1），所以大部分拉曼光谱的测试时间可以在10秒以内完成，因此，MAYA2000PRO完全可以胜任大多数的应用场合。
 
左图，MAYA2000PRO探测器的量子效率曲线
 
 
 
 
 
 

油品的拉曼图谱，用MAYA2000PRO测试，积分时间500ms，785nm，300mW激光
 
以下是MAYA2000PRO的规格参数，
标准配置50um狭缝，拉曼频移范围200-4000波数，分辨率~10波数
 

探测器
型号:	Hamamatsu S10420
构造:	背照式, 2D
热电致冷:	无
像素数:	全部像素: 2068X70 有效像素: 2048x64
像素尺寸:	14 µm 平方
探测器有效范围(mm):	28.672 水平 0.896 垂直
阱深:	200Ke-
峰值量子效率:	75%
QE @ 250 nm:	65%
光谱仪
积分时间:	6 ms - 5 秒
A/D 转换:	16 bit 500 kHz
动态范围:	12000:1
信噪比:	450:1
非线性偏差:	~4.0%
校正后非线性:	<1.0%
灵敏度:	~0.32 Counts/e-

 
 

• QE65000

跟MAYA2000PRO相比，QE650000主要改进是加装了探测器的热电致冷模块以及更低噪声的电路系统，因此可以大幅降低电子噪声，在长时间积分的测试中表现优异，可以获得极高信噪比的图谱。当然，QE65000的成本也会比MAYA2000PRO高出大约一倍的费用。
 
除了拉曼光谱检测，QE65000也适合很多其他弱信号的测试，例如荧光、DNA测序、天文学等。
 
技术参数

物理外观
尺寸	182 mmx 110 mm x 47 mm
重量	1.18kg（不包括电源）
检测器
探测器型号	滨松S7031-1006
检测范围	200-1100 nm
像素	1024 x 58 (总像素1044 x 64)；
像素尺寸	24.576平方微米
像素井深	1000Ke-
灵敏度	~0.065 counts/e-
量子效率	90%峰值; 250 nm处65%
光学平台
设计	f/4，交叉对称的Czerny-Turner光路
焦距	输入和输出均为101.6mm
入射孔径	5, 10, 25, 50, 100或200 μm宽度的狭缝，或光纤（无狭缝）
可选的光栅	14种可选光栅，紫外到近红外
HC1-QE型光栅	紫外到近红外
可选的OFLV滤光片	OFLV-QE (200-950 nm); OFLV-QE-250 (250-1000 nm); OFLV-QE-300 (300-1050 nm); OFLV-QE-350 (350-1100 nm); OFLV-QE-400 (400-1150 nm)
其它滤光片	长通OF-1系列滤光片
校准和聚光镜	标配
紫外增强	无需增强，探测器本身具有优异的紫外响应
光纤连接	SMA905型连接器，与0.22孔径单股光纤相连
光学特性
波长范围	由光栅决定
光学分辨率	0.14～7.7nm半zei大值全波（FWHM）
信噪比	1000：1（全信号时）
A/D转换分辨率	16位
暗噪声	3 RMS计数点
动态范围	7.5 x 109 （系统），25000：1（单次操作）
积分时间	8毫秒～15分钟
杂散光	600nm时小于0.08％；435nm时为0.4％
修正后线性度	>99.8％
电子特性
功率消耗	500mA，5V直流（无热电冷却）3A，5V直流（热电冷却）
数据传输速度	扫描到内存：USB2.0接口为7ms，USB1.1接口为18ms，串口为300ms
输入/输出	10个集成的用户可编程的数字GPIO（通用输入输出接口）
模拟通道	无
自动归零	有
数据输出外接盒兼容性	HR4-BREAKOUT型
触发模式	4种
发送脉冲功能	有
传送延时功能	无
连接器	30针连接器
开机时间	小于5s
暗电流	25℃下4000e/像素/秒；0℃下200e/像素/秒
电脑连接
操作系统	Windows 98/Me/2000/XP操作系统，带USB接口的Mac OS X 或Linux操作系统；带串口的32-bit Windows操作系统
电脑连接	480 Mbps下USB 2.0 ；115.2 K baud下RS-232
外围设备	SPI (3现)；I2C内积分电路
温度与热电冷却
温度范围	-15 ℃～50.0℃；无冷凝现象
定点温度	软件控制，zei低定点温度在环境温度40℃以下时zei低-15℃
稳定性	设置温度2分钟之内跳动不超过+/-0.1℃

1. 激光器

拉曼光谱测试都需要用到高功率，高稳定，窄线宽的激光光源，常用的波长主要是785nm，532nm。785nm的zei大激光功率一般要求300mW以上，532nm的zei大激光功率在50um以上。线宽也要优于0.2nm。在这里，我们主要推荐国产的SPL系列，以及进口的LASER-785-LAB系列。
 
SPL-785系列

 
由于国内的激光器研发相当成熟，产品的性能已经达到国际先进水平，加上相对低廉的价格，SPL系列对于拉曼应用来说，是具有极高性价比的选择。
 
得益于先进的TEC温度控制系统，SPL-785具有非常优秀的温度稳定性，能够在外界温度变化的环境中稳定地工作。

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
                               典型光谱测试数据
 

技术指标
噪声:	<1% RMS(10Hz-100MHz)
输出光纤:	建议105um,0.22 N.A. 标准耦合效率>75% 可以根据具体需求定制
预热时间:	15分钟
工作温度:	-10 °C到45 °C
稳定性:	<1% RMS  在8小时内
湿度:	5-95% 无结露
激光器寿命:	10,000 小时
功耗:	3.0 A@ 5 VDC
输出功率(CW):	可选zei大350mw 或者500mw
峰值波长:	785 +/- 0.5 nm
光谱线宽:	0.2 nm (典型值)
上升时间:	<500 ms
控制:	TTL 信号模块-- 0 到100kHz
接头:	SMA 905 或者FC (可以定制)
光谱稳定性(温度)	<0.005nm/℃(典型)

 
SPL-532系列
 

技术指标
噪声:	<1% RMS(10Hz-100MHz)
输出光纤:	可定制(105um, 0.22N.A default)
预热时间:	15 分钟
工作温度:	-10 °C到45 °C
稳定性:	<1% RMS in 8 hours
湿度:	5-95% 无结露
激光器寿命:	10,000 小时
功耗:	3.0 A@ 5 VDC
输出功率(CW):	100mw (典型), 可以达到120mw
峰值波长:	532 +/- 0.5 nm
光谱线宽:	<0.1 nm
上升时间:	<500 ms
控制:	TTL 信号模块-- 0 to 100 kHz
接头:	SMA 905 或者FC (可以定制)
光谱稳定性(温度)	<0.005nm/℃(典型)

典型光谱测试数据
可以选购的型号

• SPL-785

785 nm 稳频多模激光器，zei大输出功率300mW，线宽0.2nm，SMA光纤接口

• SPL-785-HP

785 nm 稳频多模激光器，zei大输出功率500mW，线宽0.2nm，SMA光纤接口

• SPL-785-OEM

OEM型号，可以为工业客户定制接口

• SPL-532    

532nm 稳频多模激光器，zei大输出功率50mW，线宽0.1nm，SMA光纤接口

• SPL-532-HP

532nm 稳频多模激光器，zei大输出功率100mW，线宽0.1nm，SMA光纤接口

• SPL-532-OEM

OEM型号，可以为工业客户定制接口
 
LASER-785-LAB系列

LASER-785-LAB系列进口激光器具有输出功率高，窄线宽和光谱稳定的特性。激光器内置温度控制器可以将峰值波长锁定，不会受到外界温度变化的影响(-10 ºC 到+55 ºC)。其边模抑制比优于40 dB，可以获得极高的信噪比，非常适合拉曼应用。同时该激光器也配有高性能的电子驱动和温度控制单元。
 
 

                       LASER-785-LAB激光谱线分析图
 
 

尺寸:	110 mmx 89 mm x 53 mm
重量:	600 克
噪声:	<0.5% RMS
输出光纤:	100 µm @ 0.22 NA
预热:	15 分钟
工作温度:	-10 °Cto 40 °C
稳定性:	<3% 峰峰值8 小时内
工作湿度:	5-95% 无结露
寿命:	10,000 小时
功耗:	3.0 A@ 5 VDC
输出(CW):	>500 mW
峰值波长:	785 +/- 0.3 nm
光谱线宽:	0.2 nm (典型)
上升时间:	<500 msec
控制:	TTL 信号模块-- 0 到100 kHz
接口:	SMA 905

 
可以选购的型号：

• LASER-785-IP-LAB

785 nm 光谱稳定多模激光器，输出功率> 350mW，FC 接口，功率不可调

• LASER-785-LAB-ADJ

785 nm 光谱稳定多模激光器，输出功率> 350mW，FC 接口，功率可调

• LASER-785-LAB-ADJ-S

785 nm 光谱稳定多模激光器，输出功率> 350mW，SMA接口，功率可调
 

1. 拉曼探头

拉曼探头是一种集成多种光学元件的光纤探头，能够过滤掉收集到的激光谱线，提取微弱的拉曼信号，因此对制造工艺的要求相当高。目前能够提供商业化拉曼探头的品牌主要是美国的Inphotonics公司，该公司提供全系列的探头产品，不仅仅可应用于实验室，也可以用于工业现场。
 
  RamanProbe^TM
这一款拉曼探头是Inphotonics的主打产品，体积小巧(4" 长x 0.5" 直径)，是非常灵活的实验室测量工具。拉曼探头可以用来直接测量固体或者通过透明的比色皿测量液体。拉曼探头需要根据激光额波长来配置，所以请在订购的适合指定相应的波长。
 
专利的技术可以对瑞利散射大幅度衰减10⁸。同时也消除了探头内部的背景散射，提高了信号质量。RamanProbe 可以完全消除在250 cm^-1 之前的杂光，目前只有Inphotonics的产品可以做到。
 
 

采样头	不锈钢，圆柱形探头0.5"直径(12.7 mm) x 4" 长度(76 mm)，带有集成光学元件
光谱范围	250 - 3900 cm-1 (Stokes)*
激发波长	488, 514, 532, 632, 670, 785, 830, 976 nm, 其他波长需要定制
工作距离	5 mm （标准），zei大可以达到10 mm （定制）
光纤配置	永久固定的两根光纤（105 µm激发光纤，200 µm 标准收集光纤）以及滤光元件，N.A. 0.22
滤光效率	专利设计可以滤除瑞利谱线和来自输入输出光纤的石英光谱(O.D. > 8 @激光波长)
物理性能	非常结实的探头和光纤，可以承受物理撞击，可以被加热到80ºC. 选项：高温版本可以承受到200ºC
光纤长度	5 m标准长度。(定制: zei大200 m)
安全措施	发射指示器（标配）Class I  可选配采样支架
耦合系统	标配FC 或者SMA 905 接头

 
RamanProbe II^TM
RamanProbe II 是专门为浸入式溶液测量的应用开发的拉曼探头，头部长度是8"，外层套管可以拆卸，这些特点使得探头可以用于真正的原位溶液分析。探头的焦距可以根据测量的溶液类型进行调节。标准的浸入式套管材料是不锈钢，带有一个蓝宝石窗口。套管拆除后，探头可以继续用于固体和比色皿的测试。
规格参数

采样头	不锈钢圆柱形探头，带有外套管，总的直径5/8" (15.8mm) x 8" (230 mm) 长度
激发波长	514, 532, 632, 670, 785, 830 nm其他波长需要定制
光谱范围	250 - 3900 cm-1 (Stokes)*
工作距离	可以根据测量溶液的粘稠度来优化
光纤配置	永久固定的两根光纤（105 µm激发光纤，200 µm 标准收集光纤）以及滤光元件，N.A. 0.22
滤光效率	专利设计可以滤除瑞利谱线和来自输入输出光纤的石英光谱(O.D. > 8 @激光波长)
物理性能	探头部分可以承受zei高温度200ºC。蓝宝石窗密封在不锈钢套管内，也可以选配石英窗片，适合633 和670 nm激发
光纤长度	5 m std. (选配: zei大200 m)
安全措施	发射指示器（标配）Class I  可选配采样支架
耦合系统	标配FC 或者SMA 905 接头

 
RPB 实验室级探头
RPB拉曼探头是一款高性价比的产品，适合一般的实验室测量。
 
 
 
 
 
 
 
 
规格尺寸

采样头	阳极铝探头, 4.2" x 1.5" x 0.5" (107 x 38 x 12.7 mm ), 配有1.5" 长度(38 mm) 不锈钢探棒
拉曼频移	300 - 3900 cm-1 (Stokes)*
激发波长	514, 532, 632, 670, "785" (782-788), 830 nm （激光波长必须是+/- 1.5 nm 指定波长，除了785 nm 版本）
工作距离	7.5 mm (std.), 5 or 10 mm 可选
光纤配置	永久固定的两根光纤（105 µm激发光纤，200 µm 标准收集光纤）以及滤光元件，N.A. 0.22
滤光效率	专利设计可以滤除瑞利谱线和来自输入输出光纤的石英光谱(O.D. >6 @激光波长)
物理性能	zei高工作温度为80ºC
光纤长度	1.5 m
安全措施	手动的快门调节激光输出；Class I 样品支架可选
耦合系统	标配FC 或者SMA 905 接头

 
 

1. 支架

根据您的测量需求，可以提供定制拉曼支架。例如带有一维调整的平台，或者不同类型比色皿的适配器。
     
 
 
 
 
 
 

1. 附件

HG-1波长标定光源
产品介绍
小巧，低成本的HG-1汞灯适合用于UV-VIS-NIR光谱系统的波长校准光源。HG-1能够发射汞氩元素的谱线，光谱范围是253-922 nm，氩元素二级谱线，光谱范围可到达1700nm，可用于快速，可靠的波长标定。HG-1的机身背面可以找到汞和氩元素的辐射谱线数据。
主要特点
HG-1光源通过光纤和光谱仪连接，进行波长标定，通过EXCEL电子数据表或计算器回归计算，得到标定系数。HG-1提供12VDC电源(包括系统)或9V电池(不包括)。
 

输出	汞氩低压力气体
光谱范围	253-1700 nm
尺寸	125.7 x 70 x 25.8
功耗	250 mA at 12 VDC
电源	12 VDC 变压器(包括) 或 9 VDC 电池(额外)
内电压	30 kHz时600伏特
灯泡寿命	~ 3,500 小时(在20 mA)
稳定性	~1分钟
孔径	3 mm
连接器	SMA 905

 
波长标定附件
PS-HG1-ADP波长标定适配器是一种1-cm尺寸的比色皿形状的附件，可以安装到1-cm比色皿支架，通过光纤连接HG-1。适配器可用于带有比色皿支架的分光光度计的波长标定。
 

模块化拉曼系统信息由杭州谱镭光电技术有限公司为您提供，如您想了解更多关于模块化拉曼系统报价、型号、参数等信息，欢迎来电或留言咨询。

注：该产品未在中华人民共和国食品药品监督管理部门申请医疗器械注册和备案，不可用于临床诊断或治疗等相关用途