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激光拉曼光谱仪选择的光源有什么要求
2022年08月03日 18:43
来源：苏州飞时曼精密仪器有限公司
拉曼光谱分析是一种无损的分析技术，它是基于光和材料内化学键的相互作用而产生的。拉曼光谱可以提供样品化学结构、形态、结晶度以及分子相互作用的详细信息。通过对拉曼光谱的分析可以知道物质的振动转动能级情况，从而可以鉴别物质，分析物质的性质。
拉曼光谱探测技术的一个关键因素在于单色驱动光源，早期拉曼光谱探测技术的发展就是受限于能够使用的单色光源，甚至拉曼现象本身的发现就是利用了太阳光和窄带滤波片创造出的单色光源。
除了波长之外，在选择用于拉曼实验的最佳激光源时还应考虑许多重要的性能参数。这些关键性能参数包括：光谱线宽、频率稳定性、光谱纯度、光束质量、输出功率和功率稳定性以及光学隔离度。
1. 光谱线宽：
光谱线宽主要对记录的拉曼光谱分辨率有限制(光谱线宽决定了可以检测到的斯托克斯位移的精度)。对于大多数固定光栅系统，为了不限制系统的光谱分辨率，激光线宽应为几十pm或更短，而对于一些高分辨率系统线宽甚至小于1 MHz。
2. 频率稳定性：
通常，随着时间的推移和环境温度抖动，激光输出频率可能有所变化，为避免拉曼光谱的测量分辨率降低，激光器的频率漂移应小于10pm。
3. 光谱纯度：
检测拉曼信号通常需要激光源的光谱纯度不低于60dB(这样能够忽略边模成分造成的影响)。在多数情况下，光谱纯度应在主峰1～2 nm范围内满足要求。而对于低频拉曼应用需要更高的边模抑制比side-mode suppression ratio (SMSR)，光谱纯度需要在主峰几百pm或更短范围内满足要求。
4. 光束质量：
在共焦拉曼成像应用中，激光源需为达到衍射极限的TEM00模式光束，以获得最佳的空间分辨率。而对于基于探针的定量拉曼分析，该参数要求不需要太严格。光束质量只要允许允许正常耦合到多模光纤(芯径为50-100μm)内即可。
5. 输出功率及功率稳定性：
激光输出功率受限于波长的选择，而波长选择的主要依据为材料的类型，采样频率和成像速度。一般用于拉曼光谱实验的激光光源输出功率在10mW-100mW左右(根据波长不同)，功率抖动性应低于10%，同时尽量不受外部环境温度影响。
6. 光束隔离度：
激光的回光隔离设计在共焦成像装置中尤其重要，因为样品往往能够将激发光原路反射回来，这种回光可引起噪声和功率不稳定性，甚至造成激光器损坏。因此激光器应在输出端配备光学隔离器以防止上述现象发生。
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