拉曼光譜學(xué)基礎(chǔ)
拉曼光譜自1928年被其同名的CV拉曼發(fā)現(xiàn)以來，一直是物理化學(xué)界的支柱。該技術(shù)的簡單性和魯棒性使其成為各種應(yīng)用的理想選擇，從生物科學(xué)，可用于分析蛋白質(zhì)構(gòu)象和水結(jié)合性質(zhì)，1到固態(tài)物理學(xué)，可用于測量溫度的物質(zhì)2，以及提供有關(guān)特定聲子模式的信息。3如果一個(gè)人很聰明，拉曼光譜學(xué)甚至足夠敏感，以研究單個(gè)分子。
當(dāng)選擇拉曼儀器時(shí)，首先要考慮的是激光的波長，用于激發(fā)樣品。因?yàn)槔灰浦苯尤Q于樣品的振動(dòng)結(jié)構(gòu)（圖1），它與激發(fā)波長無關(guān)，即化學(xué)指紋保持不變。也就是說，可以巧妙地選擇該激發(fā)波長的選擇以優(yōu)化實(shí)驗(yàn)效率。選擇拉曼光譜的正確激發(fā)波長的三個(gè)主要考慮因素是散射效率，熒光和樣品加熱。StellarNet提供各種激光波長以適應(yīng)您的光譜需求（拉曼激光，表1）。
圖1 ：兩個(gè)拉曼散射過程的能級(jí)示意圖。斯托克斯拉曼過程產(chǎn)生頻率低于激發(fā)源的光子，因此在較高波長處被檢測，而反斯托克斯拉曼過程產(chǎn)生的頻率高于激發(fā)源的光子，因此在較低波長處被檢測。在這兩種情況下，拉曼位移取決于樣品的振動(dòng)結(jié)構(gòu)（hn n）。
拉曼效率：拉曼散射效率與l -4成比例，其中l(wèi)是激光的波長。這意味著對于相同的樣品，由532nm激光束激發(fā)的樣品的散射效率將比使用785nm激光器高約5倍，并且比使用1064nm激光器高16倍。考慮實(shí)驗(yàn)的時(shí)間尺度時(shí)，這很重要 - 為了實(shí)現(xiàn)相同的信噪比，與532 nm激光相比，使用1064 nm激光時(shí)，掃描時(shí)間要長16倍。雖然這似乎意味著更短的波長總是更好，但我們必須考慮到另一個(gè)現(xiàn)象：化學(xué)熒光。
熒光效應(yīng)：熒光光子在與拉曼散射非常相似的過程中產(chǎn)生，但通過略微不同的機(jī)制產(chǎn)生（圖2）。因?yàn)橄鄬τ诩ぐl(fā)源的能量移動(dòng)是測量的，所以拉曼散射過程產(chǎn)生相同的光譜，而與激發(fā)波長無關(guān)。另一方面，熒光發(fā)生在固定波長，因此它會(huì)隨不同的激發(fā)波長而移動(dòng)。重要的是，熒光過程往往非常廣泛和強(qiáng)烈，這意味著您的樣品的熒光可以淹沒特征拉曼特征。通常來說，較深的樣品將具有強(qiáng)熒光信號(hào)，因此必須使用巧妙選擇的激光源，以便最小化對光譜的熒光貢獻(xiàn)。較長波長的激發(fā)源，例如1064nm的激光通常導(dǎo)致非常低的熒光信號(hào)。隨著激光波長轉(zhuǎn)移到光譜的紅外區(qū)域，激光吸收和隨后的樣品加熱成為關(guān)注的問題。
圖2 ：熒光過程的能級(jí)示意圖。因?yàn)闊晒馍婕暗秸鎸?shí)狀態(tài)的激發(fā)，S 1（與在拉曼光譜中利用的虛擬狀態(tài)相反），熒光光譜高度依賴于激發(fā)激光波長。為了在進(jìn)行拉曼測量時(shí)使背景熒光最小化，可以使用較長波長的激光源，因?yàn)樗鼈儾荒芴峁┳銐虻哪芰縼砑ぐl(fā)到S 1狀態(tài)。
樣品加熱：樣品加熱是由激光吸收引起的，這在較長波長的激光下更容易發(fā)生。這種加熱可導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)條件的變化（即樣品在不同溫度下的振動(dòng)譜可能大不相同）甚至樣品損傷（液體樣品可能沸騰，深色樣品可燃燒甚至點(diǎn)燃）。這可以通過降低激光功率來減輕，但是當(dāng)然這將增加實(shí)現(xiàn)可接受的信噪比所需的采集時(shí)間。還可以對樣品進(jìn)行旋轉(zhuǎn)或磨碎，但這增加了一定程度的復(fù)雜性以及需要高樣品質(zhì)量。
532nm 785nm 1064nm
拉曼效率 高 中 低
熒光 高 中 低
熱吸收 低 中 高
表1：拉曼光譜中使用的三種最常見激光波長的優(yōu)缺點(diǎn)的總結(jié)。785 nm激光源是這三種最常用的激光源，因?yàn)樗鼮椤叭蟆笨紤]提供了一個(gè)積極的媒介，從而提供了一個(gè)強(qiáng)大而多功能的拉曼系統(tǒng)。深圳市沛泓電子全新二代便攜式拉曼光譜儀用于現(xiàn)在未知化學(xué)物識(shí)別檢測。可對現(xiàn)場毒品、爆炸物、化學(xué)試劑、危險(xiǎn)液體等不明化學(xué)物進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的鑒定，分析報(bào)警。