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便携式拉曼光谱仪现状及进展阅读次数 [17] 发布时间 :2019-09-29

  拉曼起源

亚洲第一位诺贝尔学奖“拉曼”年轻时照片

亚洲第一位诺贝尔学奖“拉曼”年轻时照片

  拉曼光谱是由印度科学家拉曼在 1928 年首次发现的。一定频率的光与物质作用,除了与原频率相同的瑞利散射光外,还会在该频率两侧出现其他频率的散射光,称为拉曼散射光谱。由于拉曼散射光频率与入射光频率之差(即拉曼位移)反映了分子振动和转动能级的情况,且与激发光频率无关,拉曼效应可用于鉴别物质。一定条件或状态下不同的物质分子拥有独一无二的分子结构,正是这一特性使得拉曼光谱可成为物质鉴定的“指纹”[2]。此外,拉曼信号强度正比于分子振动与转动强度,所以也可以作定量分析。

  长期以来,大型拉曼光谱仪由于设备大、价格高昂等原因,仅在高校实验室以及相关科研院所使用。随着环境检测、食品安全以及实时安检等众多领域[3-5]日益受到人们的关注。国外,诸如 B&W TEK、Ocean Optics、Thermo Scientific、DeltaNu 等公司,已经推出了高灵敏、高分辨便携式拉曼光谱仪[6-8],这些设备也广泛应用于教学、科研以及实际测试。国内一些高校与研究所位也研制了小型化的拉曼光谱仪,但未做到市场化规模。将拉曼光谱仪小型化,同时尽量提高其灵敏度和分辨率,这正是国内外相关研究开发的着力点。本文将对便携式拉曼光谱仪的应用参数及相关组成部件进行综述,并比较国内外相关产品,介绍其结构的作用,以及相关参数的意义。

  技术进展

  近年来,对于拉曼光微弱难以检测的问题,人们不断开发新的技术手段,主要有虚拟狭缝技术、表面增强拉曼芯片等。

绝大多数物质都有对应的拉曼光谱图的

绝大多数物质都有对应的拉曼光谱图的

  1.高通量虚拟狭缝技术

  2.表面增强拉曼技术

  未来趋势

  拉曼光谱仪,特别是便携式拉曼光谱仪,市场需求正不断扩大,应用范围也在逐步扩展。鉴于国内外研发时间相差不多,国内厂家完全有机遇提高产品性能,达到甚至超越目前国际水平。结合新技术,拓宽解决矛盾的新思路,研发生产稳定性更好、适应性更强、便携性更好的新产品将是国内厂家面临的问题。从目前发展来看,测量的现场化、实时化是一大方向,小型化是必然趋势,模块化配置使结合需求自助搭配成为可能,操作软件和光谱数据处理软件的研发可以使仪器更加智能化和程序化,网络与信息技术的结合及其在仪器中的应用将给便携式拉曼光谱仪带来深远的影响,随着高灵敏、高分辨光谱技术研究的突破和应用,将进一步扩大便携式拉曼光谱仪的应用领域。