新型的激光拉曼光谱系统 - inVia
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激光共聚焦拉曼光谱仪(raman)的工作原理及应用优势
激光共聚焦拉曼光谱仪(Raman spectroscopy)利用拉曼散射现象来获得样品的信息。
其工作原理如下:
激光激发:激光光源照射在样品上,激发样品中的分子振动和转动。
拉曼散射:样品中的分子在受到激光激发后,会发生拉曼散射。
在这个过程中,一部分光子的能量被转移给样品分子,使得散射光子的能量发生改变,这种能量变化对应于样品分子的振动和转动能级差。
光谱测量:拉曼散射光子的能量变化被测量,生成拉曼光谱。
这个光谱提供了关于样品分子的结构、化学成分、晶体结构等信息。
激光共聚焦拉曼光谱仪的应用优势包括:
非破坏性分析:拉曼光谱是一种非破坏性的分析技术,可以直接对样品进行测试而无需破坏样品。
高灵敏度:拉曼光谱可以检测到样品中的微量成分,具有很高的灵敏度。
高空间分辨率:激光共聚焦技术结合在一起,可以提供高空间分辨率的拉曼光谱图像,对微区域样品的分析提供了可能。
无需或简化样品准备:拉曼光谱不需要复杂的样品准备过程,对样品的要求相对较低,可以节省时间和成本。
多领域应用:拉曼光谱在材料科学、药物研发、生命科学、环境监测等领域都有广泛应用,可以用于分析固体、液体、气体等不同类型的样品。
总的来说,激光共聚焦拉曼光谱仪因其非破坏性、高灵敏度、高空间分辨率等优势,在科学研究和工业领域具有重要的应用价值。
invia拉曼光谱仪技术参数
Invia拉曼光谱仪技术参数
Invia拉曼光谱仪是一种非接触式的分析仪器,可以用于材料表征、分子识别、定量分析等方面。
以下是该光谱仪的技术参数:
1. 激光系统
- 激光波长:532 nm,633 nm,785 nm,1064 nm
- 激光功率:最大 500 mW
- 激光稳定性:±0.1%(12 小时)
2. 光谱采集
- 光谱范围:100-4000 cm^-1
- 光谱分辨率:最大 0.5 cm^-1
- 光谱积分时间:1 ms - 10 s
- 光谱信噪比:最大 10000:1
- 光谱数据点数:最大 65536
3. 样品环境
- 温度范围:-196°C to 600°C
- 恒温性能:±0.1°C
- 样品台:可调节 XYZ 方向
- 环境控制:可选气体流量控制系统
4. 数据处理
- 谱图处理:峰值拟合,基线校正,卷积平滑等
- 数据分析:主成分分析,偏最小二乘回归等
5. 其他功能
- 显示:高分辨率触控屏幕
- 远程控制:可选 LAN 或 Wi-Fi 控制界面
Invia拉曼光谱仪具有高灵敏度、高分辨率和高稳定性等特点,可以满
足不同领域不同样品的分析需求,因此被广泛应用于材料科学、化学、生物医学等各个领域。
激光拉曼光谱仪原理
激光拉曼光谱仪是一种基于拉曼散射原理的仪器,用于研究和分析样品的分子结构。
它利用激光光源照射样品,将激光光子与样品分子相互作用的结果,通过光学系统收集、分析和解读后,得到样品的拉曼散射光谱。
激光拉曼光谱仪的工作原理如下:
1. 激光源:使用可调谐激光源,通常是单色激光器,产生具有特定波长的单色激光光源。
常用的激光波长包括532 nm和
785 nm。
2. 光学系统:激光光源经过准直、聚焦等光学元件,使光线在样品上聚焦成一个细小的光斑点。
同时,收集样品上产生的拉曼散射光。
3. 样品与激光相互作用:激光光斑照射在样品上,激发样品分子的振动、转动等运动。
一部分激光能量被样品吸收,剩余的能量以散射光的形式发出。
激光散射光中,有一部分与样品分子的振动、转动等运动信息相关,称为拉曼散射光。
4. 光谱分析:拉曼散射光由光学系统收集后,经过分光装置进行波长分离,最后通过光电探测器转化为电信号。
通过记录和分析这些电信号,可以得到样品的拉曼光谱。
激光拉曼光谱仪的优点是非常灵敏、无需样品处理,能够在非破坏性条件下对样品进行分析。
它广泛应用于化学、材料科学、生物分析等领域,可以用于表征样品的组分、结构、反应动力学等信息。
2014年12月December2014岩 矿 测 试ROCKANDMINERALANALYSISVol.33,No.6813~821收稿日期:2014-01-16;修回日期:2014-10-11;接受日期:2014-11-15基金项目:中国地质调查局国土资源大调查项目“引进现代分析测试设备配套方法研究(激光拉曼光谱现代微区分析技术及其在地质中的应用”(1212010816024),“北山地区斑岩型铜矿特征矿物测试技术研究”(12120113014500)作者简介:王志海,高级工程师,主要从事拉曼光谱分析和流体包裹体研究。
E mail:601125W555@163.com。
文章编号:02545357(2014)06081309DOI:10.15898/j.cnki.11-2131/td.2014.06.009流体包裹体盐度低温拉曼光谱测定方法研究王志海,叶美芳,董 会,赵慧博,王 轶(中国地质调查局西安地质调查中心,陕西西安710054)摘要:氯盐溶液作为流体包裹体中最普遍和最重要的盐水化合物,是测定包裹体盐水溶液含盐度的主要溶质,但由于其强离子键化合物的分子特性在常温、常压下没有拉曼效应,拉曼光谱测试无法获取氯盐的有效特征信息,使得利用激光拉曼光谱研究流体包裹体分子组分及含盐度的方法存在严重缺陷。
本文联合利用激光拉曼光谱探针和冷热台,原位采集了不同盐度的NaCl-H2O和CaCl2-H2O标准盐水溶液在低温下(-185℃)形成的冰、NaCl水合物和CaCl2水合物的拉曼光谱,分析了不同盐度标准盐水溶液形成的水合物拉曼特征峰的变化规律,尝试建立流体包裹体盐度低温拉曼光谱测定方法。
分析表明,NaCl水合物约3425cm-1拉曼特征峰与冰约3120cm-1拉曼特征峰峰面积比值和配制的NaCl-H2O标准溶液盐度呈良好的正相关(r2=0.9995),CaCl2水合物约3431cm-1拉曼特征峰与冰约3120cm-1拉曼特征峰峰面积比值也和配制的CaCl2-H2O标准溶液盐度呈较好的正相关(r2=0.9458)。
激光拉曼光谱激光拉曼光谱(Laser-RamanSpectroscopy,简称LRS)是一种利用激光来分析物质结构的一种光谱技术,它利用一个发射激光光束,并用它强烈聚焦在分析物的表面上,使之发射出一个与激光光束频率不同的被称为拉曼散射的光束,从而得到拉曼光谱,从而分析和判断物质的分子结构、晶体结构等。
激光拉曼光谱技术由Laser Raman Spectroscopy隐含在其中,是一种把激光光束投影到物体表面,并对物体表面反射出的光线进行分析、测定其频率特征来达到分析物体结构的一种技术。
激光拉曼光谱有着广泛的研究应用,它既可以用于分析固体,也可以用于分析液体,还可以用于分析气体,用于研究物体的结构,用于研究物体的性能以及用于研究物体的分子组成或结构的研究。
激光拉曼光谱的基本原理是利用激光对物体表面发射的光线进行发射分析,因此拉曼光谱仪是一种采用双光路,一个使用激光发射光束,另一个使用拉曼散射分析激光发射光束反射回来的信号,从而分析该物体的光谱特性的仪器。
通过概率分析拉曼散射信号,可以推断出分子或晶体结构特性,从而获得其结构信息,进而研究物体的性能。
例如,在材料科学领域,可以通过激光拉曼光谱技术分析出晶体的结构信息,从而了解晶体的性质和物理特性,并获得晶体的分子结构参数,进而研究其特性。
激光拉曼光谱技术具有品质检测简便、快速、稳定、可靠、耗能低等优点,已经广泛应用在航天、航空、军事、制造业、生物、化学、电子等诸多领域。
此外,激光拉曼光谱技术的应用涉及的领域还不断扩大,例如,在汽车制造业和医疗领域,激光拉曼光谱技术应用也越来越广泛。
激光拉曼光谱技术具有很高的研究和应用价值,它是一种测定物体结构的有效方法。
但是,激光拉曼光谱技术仍然有一定的局限性,因为其分析效率低,容易受到环境噪声的干扰,还可能因为激光发射时的频率不够均匀而影响分析结果。
激光拉曼光谱技术是一种重要的光谱技术,正得到越来越多的研究与应用,也应得到相应的重视。
2024年激光拉曼光谱仪市场分析报告1. 导言激光拉曼光谱仪是一种能够快速分析物质成分的仪器,在化学、生物、医疗等领域得到广泛应用。
本报告将对激光拉曼光谱仪市场进行深入分析,探讨市场规模、市场趋势、竞争格局及前景。
2. 市场规模与发展趋势据市场研究数据显示,激光拉曼光谱仪市场近年来持续增长,并预计在未来几年内将保持良好的发展势头。
这一增长主要得益于以下几个方面的因素:•技术进步:激光拉曼光谱仪的核心技术不断创新,使得仪器的性能不断提高,应用领域不断扩大。
•实验室需求:科研机构和实验室对于成分分析需要不断增长,驱动了激光拉曼光谱仪市场的扩大。
•工业应用:激光拉曼光谱仪在制药、化工等行业中的应用也在持续增加,为市场发展提供了新的动力。
基于以上因素,预计未来几年激光拉曼光谱仪市场的年复合增长率将达到X%。
3. 市场竞争格局当前,激光拉曼光谱仪市场竞争激烈,主要厂商包括A公司、B公司和C公司等。
这些厂商拥有先进的技术和丰富的市场经验,在市场份额上表现出较高的竞争力。
虽然大型企业占据了市场的较大份额,但小型创新企业也快速崛起,推动了市场的进一步发展。
这些创新企业依靠技术创新和差异化战略,提供了更具性价比的产品,并在特定领域取得了一定的市场地位。
4. 市场前景与机遇激光拉曼光谱仪市场前景广阔,存在着以下几点机遇和机会:•新兴应用领域:激光拉曼光谱仪在食品安全检测、环境监测等领域中的应用前景巨大,市场潜力未来可期。
•区域市场扩大:亚洲地区的经济发展和科研实力提升,为激光拉曼光谱仪市场的扩大提供了良好的机遇。
•产品升级与创新:厂商可以通过产品升级和创新,提高产品的性能,满足市场多样化需求。
总体而言,激光拉曼光谱仪市场将继续保持较高的增长,但也需要厂商持续创新和提升产品性能,以应对市场竞争与变化。
5. 结论激光拉曼光谱仪市场具有较高的发展潜力。
随着技术的不断创新和市场需求的不断增长,激光拉曼光谱仪市场有望维持较高的增长速度。
激光显微共焦拉曼光谱仪用途
激光显微共焦拉曼光谱仪(Laser Micro-Confocal Ram an Spectroscope)是一种高精度的分析仪器,它结合了激光光源、显微镜和拉曼光谱技术,用于获取样品的化学和结构信息。
以下是激光显微共焦拉曼光谱仪的一些主要用途。
1.材料分析:用于研究各种材料的组成、结构和相变,包括但不限于无机材料、有机材料、生物材料和纳米材料。
2.表面分析:由于拉曼光谱能够提供关于样品表面几微米深度的信息,因此它可以用于研究样品表面的化学成分和结构。
3.药物分析:在药物研发和质量控制中,激光显微共焦拉曼光谱仪可以用于分析药物的化学成分、结晶状态和杂质。
4.生物医学研究:用于研究细胞、组织和其他生物样本的化学特征,有助于疾病诊断和生物分子机制的研究。
5.污染物检测:用于环境和食品安全领域,检测和监测污染物和有害物质的含量。
6.文物修复:在考古和文物修复领域,用于无损分析文物的材料组成,以指导修复工作。
7.材料科学:用于研究新型材料的合成、结构和性能关系,推动材料科学的发展。
8.纳米技术:在纳米技术领域,用于监测和分析纳米粒子的尺寸、形状和组成。
激光显微共焦拉曼光谱仪由于其高灵敏度、高空间分辨率和对样品的非破坏性,已经成为科学研究、工业生产和质量控制等领域的重要工具。
2024年激光拉曼光谱仪市场规模分析引言激光拉曼光谱仪是一种利用激光来激发样品产生拉曼散射信号的仪器。
拉曼光谱具有非常高的分辨率和灵敏度,可以用来分析物质的成分和结构。
激光拉曼光谱仪市场在过去几年发展迅速,本文将对其市场规模进行分析。
市场规模全球市场规模根据市场研究公司的报告,全球激光拉曼光谱仪市场在过去几年稳步增长。
在2019年,全球市场规模达到了X亿美元。
预计到2025年,全球市场规模将突破X亿美元,年复合增长率为X%。
地区分析北美地区北美地区是激光拉曼光谱仪市场的主要消费地区之一。
该地区的市场规模在过去几年保持稳定增长。
北美地区的医疗领域和科研领域对激光拉曼光谱仪的需求量较高。
预计到2025年,北美地区的市场规模将达到X亿美元。
欧洲地区欧洲地区也是激光拉曼光谱仪市场的重要地区之一。
该地区的市场规模在过去几年呈现增长趋势。
欧洲地区的制药和生命科学领域对激光拉曼光谱仪的需求增加,推动了市场的增长。
预计到2025年,欧洲地区的市场规模将达到X亿美元。
亚太地区亚太地区的激光拉曼光谱仪市场发展迅猛。
该地区的市场规模在过去几年呈现高速增长的态势。
亚太地区的制造业和环境监测领域对激光拉曼光谱仪的需求上升,促进了市场的扩大。
预计到2025年,亚太地区的市场规模将达到X亿美元。
应用行业激光拉曼光谱仪在多个行业中被广泛应用。
以下是市场上应用最广泛的行业。
医疗激光拉曼光谱仪在医疗领域中被用于药物分析、疾病诊断和手术监测等方面。
随着医疗技术的进步和对精准医疗的需求增加,激光拉曼光谱仪在医疗领域的应用将继续扩大。
制药制药行业是激光拉曼光谱仪市场的主要用户之一。
激光拉曼光谱仪可以用于药物质量检验和药物成分分析,提高了药物生产的质量和效率。
科研科研领域对激光拉曼光谱仪的需求一直很高。
激光拉曼光谱仪可以用于材料分析、化学反应研究和纳米技术等方面的研究。
市场竞争格局当前,全球激光拉曼光谱仪市场竞争激烈。
市场上存在多家知名厂商,包括A公司、B公司和C公司等。
激光显微共焦拉曼光谱仪(LaserMicroscopicConfocalRamanSpec。
1928年,印度物理学家C.V. Raman在研究CCl4光谱时发现,当光与分⼦相互作⽤后,⼀部分光的波长会发⽣改变(颜⾊发⽣变化),通过对于这些颜⾊发⽣变化的散射光的研究,可以得到分⼦结构的信息,因此这种效应命名为Raman效应。
以拉曼效应为基础发展起来的光谱学称为拉曼光谱学,属于分⼦振动和转动光谱范畴。
30年代开始,拉曼光谱被⽤作研究分⼦结构的主要⼿段。
后来随着实验内容的不断深⼊,拉曼光谱的弱点(主要是拉曼效应太弱)越来越突出,特别是40年代以后,由于红外光谱的迅速发展,拉曼光谱的地位更是⼀落千丈。
直到 1960 年激光问世并将这种新型光源引⼊拉曼光谱后,拉曼光谱出现了崭新的局⾯。
拉曼光谱由于具有与红外光谱不同的选择性定则⽽常常作为红外光谱的必要补充⽽配合使⽤,可以更完整地研究分⼦的振动和转动能级,更好的解决结构分析问题。
与红外光谱⽅法⽐较,拉曼光谱分析⽆需样品制备、不受样品⽔分的⼲扰、可以获得⾻架结构⽅⾯的信息⽽⽇益受到重视,特别适合⽣物体系的研究。
1. Raman基本原理和仪器应⽤1.1 拉曼效应光散射是⾃然界常见的现象。
晴朗的天空之所以呈蓝⾊、早晚东西⽅的空中之所以出现红⾊霞光等,都是由于光发⽣散射⽽形成了不同的景观。
拉曼光谱是⼀种散射光谱。
在实验室中,我们通过⼀个很简单的实验就能观察到拉曼效应。
在⼀暗室内,以⼀束绿光照射透明液体,例如戊烷,绿光看起来就像悬浮在液体上。
若通过对绿光或蓝光不透明的橙⾊玻璃滤光⽚观察,将看不到绿光⽽是⼀束⼗分暗淡的红光,这束红光就是拉曼散射光。
拉曼光谱仪采⽤的是激光照射待测物质,当⼀束激发光的光⼦与作为散射中⼼的分⼦发⽣相互作⽤时,⼤部分光⼦仅是改变了⽅向,发⽣散射,⽽光的频率仍与激发光源⼀致,这种散射称为瑞利散射。
但也存在很微量的光⼦不仅改变了光的传播⽅向,⽽且也改变了光波的频率,这种散射称为拉曼散射。
第五篇 光谱分析第四章 拉曼光谱分析——激光显微共焦拉曼光谱仪拉曼散射是印度科学家Raman 在1928年发现的,拉曼光谱因之得名。
光和媒质分子相互作用时引起每个分子作受迫振动从而产生散射光,散射光的频率一般和入射光的频率相同,这种散射称为瑞利散射,由英国物理学家瑞利于1899年进行了研究。
但当拉曼在他的实验室里用一个大透镜将太阳光聚焦到一瓶苯的溶液中,经色散分光过滤后的太阳光呈蓝色,但是当光束进入溶液之后,除了入射的蓝光之外,拉曼还观察到了很微弱的绿光。
拉曼认为这是光与分子相互作用而产生的一种新频率的光谱带。
因为这一重大发现,拉曼于1930年获诺贝尔物理学奖。
拉曼光谱得到的是物质分子的振动光谱,是物质的指纹性信息,即每一种物都有自己特征拉曼谱图,因此拉曼光谱是认证物质和分析成分的有力工具。
而且拉曼峰的频率(或波数)对物质结构的微小变化非常敏感,所以也常通过对拉曼峰的微小变化的观察,来研究在一些条件下,比如温度、压力、掺杂等,所引起的物质结构变化,以及间接推出材料不同部分微观上的环境因素的信息,如应力分布等。
拉曼光谱技术的优点:光谱的信息量大,谱图易辨认,特征峰明显;对样品无接触,无损伤;样品无需进一步处理;快速分析,鉴别各种材料的特性与结构;由于激光拉曼光谱仪还带有显微共焦功能,故又称激光显微共焦拉曼光谱仪,可做微区微量以及分层材料的分析(1微米左右光斑);高空间分辨率对地质的包裹体尤其有用;能适合黑色和含水样品;高、低温及高压条件下测量;光谱成像快速、简便,分辨率高;仪器稳固,体积适中,维护成本低,使用简单。
激光拉曼光谱是激光光谱学中的一个重要分支,应用十分广泛。
如在化学方面应用于有机和无机分析化学、生物化学、石油化工、高分子化学、催化和环境科学、分子鉴定、分子结构等研究;在物理学方面应用于发展新型激光器、产生超短脉冲、分子瞬态寿命研究等,此外在相干时间、固体能谱方面也有广泛的应用。
一、基本原理当波数为 (频率为 )的单色光入射到介质上时,除了被介质吸收、反射和透射外,总会有一部分被散射。
激光拉曼光谱的应用嗨,小伙伴们!今天咱们来唠唠激光拉曼光谱的应用,这可真是个超有趣的话题呢。
激光拉曼光谱在材料科学领域那可是大显身手呀。
比如说在研究新型半导体材料的时候,激光拉曼光谱就像一个超级侦探。
它能探测到材料内部的化学键振动情况。
这就好比它能深入材料的小世界,去看看那些原子和分子之间是怎么互动的。
对于开发更高效的太阳能电池材料,它能告诉我们材料的晶体结构是不是完美,有没有缺陷,这样就能调整制备工艺,让太阳能电池的转化效率更高。
在化学分析方面,激光拉曼光谱也是一把好手。
它可以用来鉴定化合物的种类。
想象一下,有一堆混合的化学物质,就像一个大杂烩,激光拉曼光谱就能从中挑出不同的成分,就像从一堆彩色珠子里准确地挑出不同颜色的珠子一样。
而且它还能检测化学反应的进程,看看反应进行到哪一步了,是不是已经生成了我们想要的产物。
生物医学领域也离不开激光拉曼光谱呢。
在研究生物大分子的时候,比如蛋白质和DNA,它可以提供这些大分子的结构信息。
就像给这些生物大分子拍了一张超级详细的内部结构照片。
这对于了解生物分子的功能,还有疾病的发生机制都非常有帮助。
比如说在癌症研究中,通过分析癌细胞和正常细胞的拉曼光谱差异,也许就能找到癌症早期诊断的新方法。
还有环境科学领域,激光拉曼光谱可以用来检测大气中的污染物。
那些看不见摸不着的微小污染物,在激光拉曼光谱的眼里可都无所遁形。
它能准确地告诉我们大气里都有哪些有害的东西,含量是多少,这样我们就能更好地保护环境啦。
概括来说,激光拉曼光谱的应用超级广泛,在很多不同的学科领域都起着至关重要的作用,就像一个万能钥匙,能打开很多科学研究的大门呢。
新型的激光拉曼光谱系统-inV ia刘竟青(雷尼绍(Renishaw)北京办事处 北京 100028)摘 要 介绍inVia新型拉曼光谱系统的仪器构成、性能和特点,以及inVia拉曼光谱仪和多种微区探测仪器联用的最新发展方向。
关键词 激光拉曼 瑞利滤光片 灵敏度 微区探测仪器的联用 拉曼散射作为一种光和物质的相互作用虽然在上世纪20年代就被预言,尔后又为实验所证实,但专门的拉曼光谱仪器是60年代激光问世后,到70年代才开始得以成为实用的、并且商业化的一种光谱仪器。
而国内则在80年代改革开放后,才逐步认识和推广这种较新的光谱手段。
它主要通过光散射对物质的指纹性的振动谱进行测量,与红外光谱互相补充,对物质进行认证和对其结构进行研究。
随着光电子材料、计算机技术等高科技的发展,拉曼光谱仪在90年代有革新性的新一代,即英国Renishaw公司领先设计并生产以一种全息滤光片为关键器件的新型拉曼光谱系统。
由于这个器件解决激光瑞利散射对较弱的拉曼信号的收集所产生的强干扰,因而新型的拉曼光谱系统是彻底改变80年代只能靠大型长焦距多级光栅光谱仪以及大功率激光组成的复杂的光谱系统进行难度较大拉曼实验工作的局面。
inVia是代表性的最新型号。
10年来,这种新型拉曼光谱系统的问世给用户带来极大的方便,也就使得激光拉曼光谱仪走出高校和研究所作物理和化学的基础研究的实验室,为应用科学、材料科学、工业在线检测以及地质、刑侦、博物馆/文物……乃至为更大范围的人所认识和使用,因而Renishaw对拉曼光谱的应用发展和推广作出不可否认的贡献。
1 新型拉曼光谱系统-inV ia的组成和工作原理 拉曼光谱仪器的必要部分有:激发光源(激光器),激光引入光路的元件(将激光束引向样品),样品室(大样品室或显微样品台),信号光路(将拉曼散射信号引向光谱仪),光谱仪,探测器,及计算机控制部分和软件。
图1是inVia这种新型拉曼光谱仪系统的外形。
图2是它的主要组成部分光路示意图。
90年代Renishaw领先设计的新型激光拉曼光谱系统的实现最根本的是得益于一种特别的全息瑞利滤光片。
因为拉曼信号收集的主要困难在于与激光同频率的瑞利散射比拉曼散射要强10个数量级以上,而拉曼峰又离激光很近。
这种窄带的陷波滤光片(Notch)的特点是,能针对性地将以激光波长为中心的几个纳米的波长范围内的瑞利散射光能量有效地滤除达5到6个数量级之多,而让该波长范围之外的光信号顺利通过。
这样后面只需再用小型光谱仪色散分出光谱,激光用20mW的小型激光器也就够了。
整个系统变得体积小,紧凑,容易整合在一起,进而稳定性大大增强。
加上软件的长足进步,使得新型拉曼光谱系统使用非常方便。
图1 in Via激光显微共焦拉曼光谱系统 inVia(标准型)可不同程度增加自动化部分,升级直至InCia2Re2 flex(全自动型)2 inVia的技术关键点介绍inVia最关键和最具有特色的几个方面。
211 最好的整体灵敏度显而易见,对拉曼散射这种弱信号,整个仪器的灵敏度是第一位的。
inVia首先使用两片瑞利滤光片设计出一个特殊的器件,可滤除达10个数量级之多,而透过率达80%。
用于激光拉曼光谱系统,并申请专利。
这个器件位于光路的“咽喉要道”(见图2),它既起着将引入系统的激光向显微镜方向(即样品处)高效反射(95%)的作用,又让来自显微镜的信号能高效(80%)透过,去到光谱仪和CC D检测器。
53从而实现比其它厂家后来使用别的设计高得多的通光效率。
图2 inVia 拉曼光谱系统的组成部分和光路 2003年以来inVia 上又作新的改进:激光引入光路和信号光路在不同激发光波长之间不再共用,而是配以各激光波长各自优化的光学元件(反射镜、透镜等)。
这样到达样品的激光功率尽可能保持最大,样品的拉曼光谱信号经过从显微镜向CC D 探测器的信号光路中损失也尽可能小,使整个仪器的信号灵敏度又进一步提高。
212 光谱仪部分的特别设计Renishaw 没有采用市场上几乎所有光谱仪(不光是拉曼光谱仪)的两块凹面反射镜与光栅配合的传统设计,而是使用特别的两透镜与光栅配合的光谱仪设计(见图2)。
透镜是在轴(on -axis )的光学元件,成像质量高,可较好地避免像散的缺陷。
因而Renishaw 这台拉曼光谱仪不仅能很好地进行光谱的测量,也达到光学成像所需的品质。
与之相应配套,该仪器具有扩束器,能使到达样品的激光光斑散焦一点扩大尺寸(下面还要专门讲到扩束器及它的其它功能);并采用较为矩形而非长条状的半寸宽的CC D 探测器。
前者使较大的面积上样品能被激光同时激发,从而使拉曼光谱信号能在CC D 二维阵面上快捷地直接成像;后者的选择则为保证光谱和成像的质量,因为相对小的CC D 芯片,可较好地避免边缘可能发生的畸变。
213 扩展式连续扫描的光谱收集模式现今各种使用CC D 多道探测器的光谱仪通常使用分段采谱,再由软件将各段连接起来的光谱收集模式(称为“多窗口”取谱)。
Renishaw 的新型拉曼光谱系统不但具有这种通用的光谱收集模式,更发展另一独具特色的特殊的光谱收集模式2扩展式连续扫描。
在较短的波长范围内收集光谱数据,是“多窗口”还是“连续扫描”取谱看不出多大的差别。
当需要取较长谱段的光谱而且样品在激光照射下有变化时,“多窗口”的各段光谱因收集的时间也是前后分段的,所以衔接处容易出现“台阶”而影响光谱的完整性。
只有一种“多窗口”取谱模式的光谱系统就往往需要备一块低分辨率的光栅,以便一次就得到较宽的光谱,尽量减少接谱的次数。
但CC D 探测器的芯片的尺寸和像元数是固定的,这样就牺牲光谱分辨率。
而连续扫描在时间的变化中虽然也有先后,但光谱的连续扫描和时间的连续变化是同步的,不会造成光谱的不连续。
所以不管多宽的谱段,甚至在需要光谱仪扫过的它的整个波长范围(约600nm ,或9000多波数),全谱段都可使用高分辨的光栅,一直作到底。
而且由于在这种模式下光谱在荧光屏上的连续显现方式与使用光电倍增管(PMT )单道探测器的光谱系统相似,受到不少用户的喜爱。
214 新型共焦技术Renishaw 的新型拉曼光谱系统的创新方面值得一提的是它的新型共焦拉曼技术。
传统的共焦光路的设计有一个针孔,作为空间滤波器。
而Renishaw 使用新的共焦设计(见图3),通过狭缝对焦平面的一维限制和通过对最终在CC D 上的读取信号时对另一维度的信号的限制,同样达到选择样品上相应的小体积的信号。
其共焦效果:完全可以达到横向小于1μm ,深度分辨率约2μm 的空间分辨率。
并且由于这样的光路比针孔式(pinhole )共焦光路中少两透镜一个针孔,信号损失减少。
图3 inVia 拉曼光谱仪的新型共焦光路215 扩束器inVia 的激光光路里设计一扩束器(见图2),所以到样品上的激光光斑尺寸是通过软件连续可调的,样品上功率密度也就同时是连续可调。
减低功率密度,可避免在激光照射下易变化的样品受到损坏。
另一方面激光光斑尺寸的扩大也是212中提到的直接成像功能所必须的具备的配套功能。
63在和一些专家(如江西师范大学的肖新民教授等)的讨论中,对用散焦的大光斑激发样品的用处有进一步认识。
事实上今天大家非常注重微区的探测,因而对激光光斑如何更小和与之相关的拉曼光谱测量的空间分辨率很在意。
但往往不去注意另一方面的需求:对不均匀样品,当1~2μm尺度的个别点的信号不能反映样品的平均情况时,不得不随机地测许多点,来得到对样品状况带统计意义的平均结果。
光斑尺寸的扩大使我们有机会比较方便的对一个面积取得这种实验结果,而不用一点一点地测谱再进行概括性的分析。
inVia具备的扩束功能显示了它的独特的作用。
216 灵活的模块式结构inVia采用模块式的结构,可非常灵活地从基础的配置升级;也可方便地通过选择附件,增加仪器功能。
如:升级到具有不同层次自动化水平的inVi2 aPlus或inVia Reflex型号;从一个激发波长增加到两个或三个激发波长,就可从可见波段扩展到紫外、近红外光谱范围;还可升级到带Renishaw独有的整体拉曼成像(G lobal imaging)的配置。
附件选取也可增加许多功能,选取大样品光路的附件,以便用户测量本身体积较大或置于较大容器中部的样品;由于in2 via不仅仅能测拉曼光谱,同时可探测发光光谱,而发光光谱有时会延展到CC D探测器的光谱响应范围之外。
如选取第二探测器附件,就可以扩展光谱探测的范围;选用XY Z自动平台,可实现逐点扫描的拉曼成像(mapping);还有提供变温、高压等特殊实验条件的附件和远距离测试用的光纤探头,等等。
3 不断发展中的拉曼光谱仪器越来越多的用户在多年对拉曼光谱仪的使用中提供很好的经验和建议,再加上更广泛的应用需求的推动,inVia体现新型的激光显微拉曼光谱系统的不断更新和发展。
其中最重要的有:由于有些用户,尤其是地质方面的用户,希望显微镜有更好的照明及清晰程度,几年前Renishaw把显微镜的配置由原来的Olym pus更换为档次更高的Leica品牌,并且附件配置齐全。
虽然成本提高,但使得使用者的工作更加得心应手,显微镜的效果和质量成为他们选择仪器的一个重要因素。
另一些用户随着研究工作的深化,要求光谱的精确度和重复性更上一层楼。
比如材料上应力变化会表现为拉曼峰的位移。
位移的精确度和重复性直接影响到是否能反映很小的应力变化,进而研究应力的均匀性及其对材料的性能影响。
Renishaw把自己公司其它部门特有的光栅尺反馈技术用于光谱仪的光栅驱动部分的控制和自动平台的机械移动部分,克服马达带动的步进装置都存在的机械间隙所带来的误差,确保光谱仪的精度,指标达到+/-012波数,并可长期保持光谱的高精确度和高重复性。
inVia新的提高还表现在多个常用操作的自动化,主要有:(1)激光光路的准直;(2)改变激发波长时,自动转换去除激光瑞利散射的滤光片;(3)连续改变到样品上的激光光斑尺寸和功率密度。
用户通过计算机软件,可以方便地实现这些操作,大大地节省用户的精力和时间。
更令人振奋的是,这两年Renishaw实现拉曼与其它多种微区分析测试仪器的联用。
有:11拉曼与扫描电镜联用(Raman-SE M);21拉曼与原子力显微镜/近场光学显微镜联用(Raman-AFM/NS OM);31拉曼与红外联用(Raman-FTIR);41拉曼与激光扫描共聚焦显微镜联用(Raman-C LS M)。
这些联用的着眼点是微区的原位检测。
因为现今的研究工作中许多都是针对微区的,当样品从一个仪器获取实验结果后,搬动到另一仪器上,想找回并确定同一微区是很困难的,这样不同仪器上的测试结果也就失去互相比对或互相补充的意义。