拉曼光谱仪的哪些因素会影响到光谱分辨率?

色散型拉曼光谱仪的光谱分辨率主要由四个因素决定,在以下的讨论中,某一个因素对光谱分辨率的影响,是在假定其他所有因素保持不变的前提下考虑的。在实际问题中,所有这些因素都存在很多变化,这使得直接比较拉曼系统的性能变得非常困难。

光谱仪焦长:

光谱仪光栅的焦长(色散光栅到探测器的距离)越长,相应的光谱分辨率也越高。一般情况下,拉曼光谱仪的焦长从200 mm(适用于低/中分辨率测量)到800 mm(适用于高分辨率测量)甚至更高。人们时常容易忽略的是,一款长焦长的光谱仪并不是只限于进行高分辨率的工作,通过选择合适的光栅(下一节将要讨论),高分辨率的光谱仪也可以工作在低分辨率模式下。这样,它不仅完美地适于低/中分辨率的常规分析,而且可以为更加特定的应用提供高分辨率分析。

衍射光栅:

光栅刻线密度(一般用每毫米刻线数目表示)越高,相应的光谱分辨率也越高。一般情况下,拉曼光谱仪所使用的光栅刻线密度从300 gr/mm(低分辨率)到1800 gr/mm (高分辨率),一些特殊用途的光栅可以高达2400 gr/mm或者3600 gr/mm的,但是高密度光栅会存在一些局限性,不合适做常用的配置。利用高密度光栅提高光谱分辨率是有限度的,因为对于某一具体的光谱仪来说,无论从实用角度还是物理学角度,能够使用的最大的光栅密度都有一个上限。因此,光栅提供了一个提高光谱分辨率的初级方法,但是一旦达到了其极限,那就必须变换思路,考虑采用长焦长光谱仪。

激光波长:

就某一波长而言,确定的光栅/光谱仪的色散能力通常被看作固定不变的。然而,由于拉曼光谱的单位是与相对于入射光子能量的(拉曼位移,或者波数cm-1),这意味着,当激发激光的波长由红外到可见直到紫外而变化时,光子能量逐渐变大,光谱分辨率将逐渐下降。要想在此范围内达到同样的光谱分辨率,拉曼光谱仪通常更高密度的光栅。比如:如果在近红外激发下使用的是600 gr/mm的光栅,那么使用绿光时,就需要12001800gr/mm的光栅以求达到相当的光谱分辨率。

探测器:

大多数拉曼光谱系统只有一套探测器,所以实际上用户对此项因素无法控制或调整。尽管如此,需要注意的是不同的探测器的像元尺寸是不同的,像元尺寸越小,能够达到的光谱分辨率就越高。

Back to FAQs