拉曼光谱仪使用什么样的激光(瑞利)滤光装置?

拉曼光谱仪中使用的激光滤光装置主要有两类:

光学滤光片

这些光学元件被安装在拉曼光束经过的光路之中,用来选择性地阻挡激光线(瑞利散射), 同时允许拉曼散射光通过到达光谱仪和探测器。每种激光波长需要配备配套的滤光片。目前投入使用的滤光片主要有两种类型,它们都无需用户干预或优化即可使用。

  • Edge滤光片

Edge滤光片是一种长波通光学滤光片,它可以吸收波长低于某个数值的所有光而允许波长大于该数值的所有光高效率通过。例如,用于532 nm激光器的edge滤光片可吸收波长在534 nm以下(即70 cm-1以下)包括激光辐射在内的的所有光,波长大于534 nm的光则可以通过,从而可以探测到从70 cm-1一直到3500 cm-1或者更高的拉曼光谱。Edge滤光片在吸收和透过光谱区域之间的带边极为陡峭,对激光线提供了非常有效的阻挡。Edge滤光片的优点是它在环境中非常稳定,其寿命可以说是无限的。

  • 全息陷波滤光片

拉曼光谱仪使用的陷波滤光片也是与特定的激光波长相匹配的,它有很锐利的的吸收带,吸收带宽通常为几个纳米(对应于几百个波数)。例如,用于532 nm激光的陷波滤光片吸收中心就位于532 nm,激光线将被吸收,而此范围以外的拉曼光谱则可以透过。与Edge滤光片不同的是,陷波滤光片的寿命有限,并且其性能会随时间推移而降低。陷波滤光片的优势是它可以同时测量斯托克斯拉曼散射和反斯托克斯拉曼散射,这一点在某些特殊场合是非常有用的。

可调滤光光谱仪

配备三级单色仪的仪器很可以用“两级相减,单级光谱分光”的模式工作。其前两级单色仪作为一体,首先将瑞利散射光(激光)和拉曼散射光一起色散,并将瑞利散射光(激光)以及其它杂散光滤除,然后再重新组合在一起。第三级光谱仪以常规的方式将拉曼散射光色散分光后投射到探测器上。

这样使用三级单色仪的优势在于其激光过滤是无限可变的,可以使用任何一种激光光源工作。除此之外,它对激光的滤除效果非常完美,可以实现的频率下限最低达到4 ~ 5 cm-1。然而,与更为常见的基于滤光片滤光的标准单级拉曼系统相比,这样一台仪器需要更多的专业技能才可以操作,因此,三级拉曼光谱仪很少用于常规的日常分析中。

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