实验室光学仪器--拉曼光谱的特殊取样技术
1.激光拉曼光谱的光纤采样技术
光纤采样技术可用于化学反应过程的现场检测和生物活体的分析研究,在激光拉曼光谱中已有不少应用。近红外光在光导纤维中有良好的传导性,传导距离已超过1000m,因而FT- Raman光导纤维取样技术有更好的应用前景。FT -Raman光导纤维取样技术,如图12所示。光源为Nd:YAG激光器,由微调定位器调节使激光光束进入输入光纤,输入光纤和收集散相应匹配的光导纤维射光的光纤是捆在一起的(其端面图,见图12下部),从光纤来的激发光束发散地照射在样品上,收集散射光的光纤出光端与干涉仪连接。
图12 FT -Raman光谱仪光导纤维取样示意图
1-Nd:YAG激光器;2-微调定位器;3-输入激光光导纤维;
4-显微物镜;5-收集光导纤维;6-光阑;7-干涉仪
在光纤采样技术中,光纤探头设计至关重要,光纤的特性指标之一是数字孔径:
式中,n1、n2分别为光纤及外包层的折射率;Qm为光纤接受锥角,只有在Qm之内的光才能被接收。光纤探针收集效率主要由激发光纤半径R1、收集光纤半径R2和Qm决定,高效率的探针需选取较细的入射光纤。由钟发平等设计的一种光纤束拉曼探头以入射光纤为圆心,5μm的通信光纤(约2000根)排列为同心圆,在探针端面0.4m处将入射光纤与光纤束分离,用金属细网和塑料外套保护,三个端面仔细抛光光纤探针设计参数为:入射光纤为直径30μm的石英光纤,每米透光率(对Ar+的514.5nm)为97%,数字孔径NA=0.4,接受光纤束直径为2mm,数字孔径NA=0.56,透光率(500～800nm)为42%。
2.退偏度的测量技术
退偏度的测量装置,如图13所示。放置在单色器入射狭缝前的(1/4)λ板的作用是将线偏振转变成圆偏振,任何实验装置的性能都可以通过测量纯四氯化碳谱带的退偏度来检验。
图13 退偏度测量装置示意
1-激光束;2-样品;3-偏振器;4-(1/4)λ板;5-激光束电矢量方向;
6-单色器入射狭缝;I//-与激光电矢量相平行的谱线强度;I^-与激光电矢量相垂直的谱线强度
偏振FT- Raman光谱的测定通常在FT-Raman光谱仪上加一偏振调制器。 Polavarapu在1988年提出用 Martin-Pulett干涉仪(MPI)代替迈克尔逊干涉仪,MPI既是干涉仪,又是偏振调制器,其优点是可同时测定两个 Stoke参数S1(`νi)和S3(`νi)。S1(`νi)是平行偏振和垂直偏振散射强度的差别,S3(`νi)是左右圆偏振散射强度的差别,圆偏振的测定可用于立体化学研究。
