拉曼光譜起源
亞洲第一位諾貝爾學(xué)獎(jiǎng)“拉曼”年輕時(shí)照片
拉曼光譜是由印度科學(xué)家拉曼在 1928 年首次發(fā)現(xiàn)的。一定頻率的光與物質(zhì)作用，除了與原頻率相同的瑞利散射光外，還會在該頻率兩側(cè)出現(xiàn)其他頻率的散射光，稱為拉曼散射光譜。由于拉曼散射光頻率與入射光頻率之差（即拉曼位移）反映了分子振動和轉(zhuǎn)動能級的情況，且與激發(fā)光頻率無關(guān)，拉曼效應(yīng)可用于鑒別物質(zhì)。一定條件或狀態(tài)下不同的物質(zhì)分子擁有獨(dú)一無二的分子結(jié)構(gòu)，正是這一特性使得拉曼光譜可成為物質(zhì)鑒定的“指紋”[2]。此外，拉曼信號強(qiáng)度正比于分子振動與轉(zhuǎn)動強(qiáng)度，所以也可以作定量分析。
長期以來，大型拉曼光譜儀由于設(shè)備大、價(jià)格高昂等原因，僅在高校實(shí)驗(yàn)室以及相關(guān)科研院所使用。隨著環(huán)境檢測、食品安全以及實(shí)時(shí)安檢等眾多領(lǐng)域[3-5]日益受到人們的關(guān)注。國外，諸如 B&W TEK、Ocean Optics、Thermo Scientific、DeltaNu 等公司，已經(jīng)推出了高靈敏、高分辨便攜式拉曼光譜儀[6-8]，這些設(shè)備也廣泛應(yīng)用于教學(xué)、科研以及實(shí)際測試。國內(nèi)一些高校與研究所位也研制了小型化的拉曼光譜儀，但未做到市場化規(guī)模。將拉曼光譜儀小型化，同時(shí)盡量提高其靈敏度和分辨率，這正是國內(nèi)外相關(guān)研究開發(fā)的著力點(diǎn)。本文將對便攜式拉曼光譜儀的應(yīng)用參數(shù)及相關(guān)組成部件進(jìn)行綜述，并比較國內(nèi)外相關(guān)產(chǎn)品，介紹其結(jié)構(gòu)的作用，以及相關(guān)參數(shù)的意義。
技術(shù)進(jìn)展
近年來，對于拉曼光微弱難以檢測的問題，人們不斷開發(fā)新的技術(shù)手段，主要有虛擬狹縫技術(shù)、表面增強(qiáng)拉曼芯片等。
絕大多數(shù)物質(zhì)都有對應(yīng)的拉曼光譜圖的
1.高通量虛擬狹縫技術(shù)
2.表面增強(qiáng)拉曼技術(shù)
未來趨勢
拉曼光譜儀，特別是便攜式拉曼光譜儀，市場需求正不斷擴(kuò)大，應(yīng)用范圍也在逐步擴(kuò)展。鑒于國內(nèi)外研發(fā)時(shí)間相差不多，國內(nèi)廠家完全有機(jī)遇提高產(chǎn)品性能，達(dá)到甚至超越目前國際水平。結(jié)合新技術(shù)，拓寬解決矛盾的新思路，研發(fā)生產(chǎn)穩(wěn)定性更好、適應(yīng)性更強(qiáng)、便攜性更好的新產(chǎn)品將是國內(nèi)廠家面臨的問題。從目前發(fā)展來看，測量的現(xiàn)場化、實(shí)時(shí)化是一大方向，小型化是必然趨勢，模塊化配置使結(jié)合需求自助搭配成為可能，操作軟件和光譜數(shù)據(jù)處理軟件的研發(fā)可以使儀器更加智能化和程序化，網(wǎng)絡(luò)與信息技術(shù)的結(jié)合及其在儀器中的應(yīng)用將給便攜式拉曼光譜儀帶來深遠(yuǎn)的影響，隨著高靈敏、高分辨光譜技術(shù)研究的突破和應(yīng)用，將進(jìn)一步擴(kuò)大便攜式拉曼光譜儀的應(yīng)用領(lǐng)域。