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系列讲堂 | “曼”谈光谱(三)

安东帕精密仪器
2019.3.22

好久不见,有没有甚是想念?

天气渐暖,春意渐浓。

小猪曼曼也想着

让金猪爸爸带着去郊外踏踏青~

春天里,百花香

真的好想去~

这里

这里

还有这里!

然而

金猪粑粑带着曼曼

车游天下了

其实也没什么哦

只要心怀天下,哪里不是春天呢!

讲到这里,小猪曼曼建议:

趁着这春意盎然,万物复苏的好时光,

我们去种一棵

名叫拉曼光谱的小树苗吧。

话不多说,

先给大家发点纯天然有机肥料,

另外附送成长秘籍。

解锁秘籍

需要了解什么是拉曼位移。

激光拉曼光谱仪使用的是激光,

测量的是与物质发生相互作用后,

能量和方向发生转变的激光。

也就是说,

发生了拉曼散射,有能量转移。

还记得这个图吗?

入射光照到样品上,

入射光的波长为λ,能量为(h*c*1/λ)。

其中h为普朗克常量,c为光速。

我们探测的信号是发生了拉曼散射的光,

其波长为λ拉曼散射,

能量为(h*c*1/λ拉曼散射)

能量转移的多少就是我们所说的

拉曼位移(单位cm-1),

其大小就是(1/λ - 1/λ拉曼散射),

省掉hc只是为了简化计算。

在拉曼光谱图的X轴就是拉曼位移。

对于一个特定的物质,

如苯甲腈所有

拉曼特征峰的位置(拉曼位移)是一定的。

在相同条件

(如测量时间,功率,测量次数等相同)

下用不同的激发波长测同一个苯甲腈

除了Y轴强度上会有差异外,

特征峰的拉曼位移是不会有所改变的。

所有的特征峰构成苯甲腈这个物质的

独一无二的“化学指纹”。

但是值得注意的是,

拉曼位移A是我们通过

A=(1/λ - 1/λ拉曼散射)计算得到的,

我们拉曼光谱仪探测器

实际测量的其实是拉曼散射光λ拉曼散射。

讲到这里,曼曼想到了一个问题,

看大家是否能回答。

拉曼光谱仪有两种探测器:

CCD探测器和InGaAs探测器,

为什么532 nm和785 nm激发激光

配置的是CCD探测器,

而1064 nm激发激光

配置的一定是InGaAs探测器?

给大家一点提示:

1、每个探测器能够探测

光的灵敏度是不一样的,

有些波长的光只能用CCD,

有些波长的光只能用InGaAs探测器探测到?

2、假如我们的光谱范围

集中在物质的指纹区400 – 2300 cm-1,

那么使用不同激发波长,

探测器探测的拉曼散射光波长(nm)范围是多少?

答案如下

激发激光波长

拉曼光谱指纹区

指纹区对应的拉曼

散射光波长范围

532 nm

400 – 2300 cm-1

~543 – 606 nm

785 nm

400 – 2300 cm-1

~810 – 958 nm

1064 nm

400 – 2300 cm-1

~1111 – 1409 nm

CCD探测器的灵敏度——量子效率,

对于测量波长高于1000 nm

的光来说很低,<20%。

通俗的说,

有100个信号波长

在1000 nm以上的光来到CCD上,

CCD连20个都探测不到。

785 nm和532 nm激发

激光指纹区的拉曼散射光波长

正好落在CCD的最佳探测范围内。

InGaAs探测器与CCD探测器不同,

他针对的是波数

在1000 nm以上的信号光的测量。

因此,使用1064 nm激发激光,

拉曼光谱仪配置的不是CCD探测器

而是InGaAs探测器。

大家能否计算一下

如果拉曼信号峰的拉曼位移在3500 cm-1,

使用785 nm激发激光,

拉曼散射光的波长是多少?

答案:1082 nm。

CCD探测器的量子效率低于20%,

信号很难被检测到。

手持式拉曼光谱仪使用的

都是简单的线性CCD阵列,

灵敏度都不高。

那么,大于2300 cm-1波数的信号

其实是很难测量到的。

手持拉曼光谱仪Cora 100 用于快速检测,

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