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拉曼光谱仪的结构和功能特点

2022.1.18

拉曼光谱仪一般由以下五个部分构成。

拉曼光谱

光源

它的功能是提供单色性好、功率大并且最好能多波长工作的入射光。目前拉曼光谱实验的光源己全部用激光器代替历史上使用的汞灯。对常规的拉曼光谱实验,常见的气体激光器基本上可以满足实验的需要。在某些拉曼光谱实验中要求入射光的强度稳定,这就要求激光器的输出功率稳定。

外光路

外光路部分包括聚光、集光、样品架.滤光和偏振等部件。

(1) 聚光:用一块或二块焦距合适的会聚透镜,使样品处于会聚激光束的腰部,以提高样品光的辐照功率,可使样品在单位面积上辐照功率比不用透镜会聚前增强105倍。

(2) 集光:常用透镜组或反射凹面镜作散射光的收集镜。通常是由相对孔径数值在1左右的透镜组成。为了更多地收集散射光,对某些实验样品可在集光镜对面和照明光传播方向上加反射镜。

(3) 样品架:样品架的设计要保证使照明最有效和杂散光最少,尤其要避免入射激光进入光谱仪的入射狭缝。为此,对于透明样品,最佳的样品布置方案是使样品被照明部分呈光谱仪入射狭缝形状的长圆柱体,并使收集光方向垂直于入射光的传播方向。几种典型样品架的空间配置参见右图。

(4) 滤光:安置滤光部件的主要目的是为了抑制杂散光以提高拉曼散射的信噪比。在样品前面,典型的滤光部件是前置单色器或干涉滤光片,它们可以滤去光源中非激光频率的大部分光能。小孔光栏对滤去激光器产生的等离子线有很好的作用。在样品后面,用合适的干涉滤光片或吸收盒可以滤去不需要的瑞利线的一大部分能量,提高拉曼散射的相对强度。

(5) 偏振:做偏振谱测量时,必须在外光路中插入偏振元件。加入偏振旋转器可以改变入射光的偏振方向;在光谱仪入射狭缝前加入检偏器,可以改变进入光谱仪的散射光的偏振;在检偏器后设置偏振扰乱器,可以消除光谱仪的退偏干扰。