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激光拉曼光譜儀選擇的光源有什么要求
拉曼光譜分析是一種無(wú)損的分析技術(shù)，它是基于光和材料內(nèi)化學(xué)鍵的相互作用而產(chǎn)生的。拉曼光譜可以提供樣品化學(xué)結(jié)構(gòu)、形態(tài)、結(jié)晶度以及分子相互作用的詳細(xì)信息。通過(guò)對(duì)拉曼光譜的分析可以知道物質(zhì)的振動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)情況，從而可以鑒別物質(zhì)，分析物質(zhì)的性質(zhì)。
拉曼光譜探測(cè)技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵因素在于單色驅(qū)動(dòng)光源，早期拉曼光譜探測(cè)技術(shù)的發(fā)展就是受限于能夠使用的單色光源，甚至拉曼現(xiàn)象本身的發(fā)現(xiàn)就是利用了太陽(yáng)光和窄帶濾波片創(chuàng)造出的單色光源。
除了波長(zhǎng)之外，在選擇用于拉曼實(shí)驗(yàn)的最佳激光源時(shí)還應(yīng)考慮許多重要的性能參數(shù)。這些關(guān)鍵性能參數(shù)包括：光譜線寬、頻率穩(wěn)定性、光譜純度、光束質(zhì)量、輸出功率和功率穩(wěn)定性以及光學(xué)隔離度。
1. 光譜線寬：
光譜線寬主要對(duì)記錄的拉曼光譜分辨率有限制(光譜線寬決定了可以檢測(cè)到的斯托克斯位移的精度)。對(duì)于大多數(shù)固定光柵系統(tǒng)，為了不限制系統(tǒng)的光譜分辨率，激光線寬應(yīng)為幾十pm或更短，而對(duì)于一些高分辨率系統(tǒng)線寬甚至小于1 MHz。
2. 頻率穩(wěn)定性：
通常，隨著時(shí)間的推移和環(huán)境溫度抖動(dòng)，激光輸出頻率可能有所變化，為避免拉曼光譜的測(cè)量分辨率降低，激光器的頻率漂移應(yīng)小于10pm。
3. 光譜純度：
檢測(cè)拉曼信號(hào)通常需要激光源的光譜純度不低于60dB(這樣能夠忽略邊模成分造成的影響)。在多數(shù)情況下，光譜純度應(yīng)在主峰1～2 nm范圍內(nèi)滿足要求。而對(duì)于低頻拉曼應(yīng)用需要更高的邊模抑制比side-mode suppression ratio (SMSR)，光譜純度需要在主峰幾百pm或更短范圍內(nèi)滿足要求。
4. 光束質(zhì)量：
在共焦拉曼成像應(yīng)用中，激光源需為達(dá)到衍射極限的TEM00模式光束，以獲得最佳的空間分辨率。而對(duì)于基于探針的定量拉曼分析，該參數(shù)要求不需要太嚴(yán)格。光束質(zhì)量只要允許允許正常耦合到多模光纖(芯徑為50-100μm)內(nèi)即可。
5. 輸出功率及功率穩(wěn)定性：
激光輸出功率受限于波長(zhǎng)的選擇，而波長(zhǎng)選擇的主要依據(jù)為材料的類型，采樣頻率和成像速度。一般用于拉曼光譜實(shí)驗(yàn)的激光光源輸出功率在10mW-100mW左右(根據(jù)波長(zhǎng)不同)，功率抖動(dòng)性應(yīng)低于10%，同時(shí)盡量不受外部環(huán)境溫度影響。
6. 光束隔離度：
激光的回光隔離設(shè)計(jì)在共焦成像裝置中尤其重要，因?yàn)闃悠吠軌驅(qū)⒓ぐl(fā)光原路反射回來(lái)，這種回光可引起噪聲和功率不穩(wěn)定性，甚至造成激光器損壞。因此激光器應(yīng)在輸出端配備光學(xué)隔離器以防止上述現(xiàn)象發(fā)生。