拉曼光谱技术是基于拉曼效应的光谱技术,于1928年由印度科学家拉曼首次发现。当一束单色光照射到某些物质上时,会产生不同于原单色光的、非常微弱的散射光,这种散射光的波长与原单色光总是相差一个恒定的波长,这一现象被称为拉曼效应。拉曼光谱技术最初发展缓慢,直到20世纪60年代激光器问世后,这种单色性好、方向性强、能量集中的激光代替原始的汞弧灯成为新的拉曼激发光源,拉曼光谱技术才得到快速发展。 拉曼光谱技术主要应用于生物化学、安检安防、考古勘探、精密加工、珠宝鉴定、化妆品鉴定、医药检测等领域。例如,拉曼技术可以用于珠宝鉴定,通过分析宝石的拉曼光谱,可以判断宝石的真伪和种类。在医药检测中,拉曼技术可以用于检测药物的纯度和成分。 便携式拉曼光谱仪是近几年随着半导体全固态激光器和光纤光栅微型光谱仪技术的发展、嵌入式系统的不断革新、全息带阻滤波片的引入而开发出来的一种小型化、轻便化的拉曼光谱仪。便携式拉曼光谱仪主要体现在采集光路,激光器,光谱仪三个模块的小型化,使得整个系统可被拆成几个独立的模块,使用者可以根据需要更换其中的模块,也可以在此基础上构架更为集成的、应用于不同场景的拉曼光谱仪设备。 便携式拉曼光谱仪的主要优点是体积小、操作方便、快速的采集和分析速度、无污染和无损伤等。目前,便携式拉曼光谱仪的分辨率大多集中在6~30cm-1之间,主要用于工业现场或检测领域的在线原位快速检测和分析。 拉曼光谱表征的是分子极化率的变化,对对称分子有效。拉曼光谱大多从极性分子中获取,是分析分子结构的一种手段。拉曼散射截面的大小取决于分子的振动和转动。拉曼光谱与激发光谱线的频移量是由光子和电子的非弹性碰撞决定的,拉曼光谱中既有与入射光频率相同的谱线,也有与入射光频率不同的谱线,前者称为瑞利线,后者称为拉曼谱线。在拉曼谱线中,频率小于入射光频率的谱线称为斯托克斯线,频率大于入射光频率的谱线称为反斯托克斯线。 需要注意的是,虽然拉曼光谱和红外光谱法都可以探测分子的组分信息,但两者的机制却截然不同。红外光谱表征的是分子偶极矩的变化,对极性分子有效。拉曼光谱和红外光谱法各有优势,可以相互补充。 目前,大部分的便携式拉曼光谱设备都能提供拉曼图谱的采集和显示,而在后续拉曼图谱的处理和分析上还存在一定的空白,这也是当前的研究热点。
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