拉曼光譜分析技術(shù)是一種能夠提供分子指紋信息的強(qiáng)大化學(xué)分析技術(shù)，通常被用于研究物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)、檢測(cè)化學(xué)混合物的濃度以及識(shí)別某些特定分子等方面。由于具有無(wú)破壞性、無(wú)需樣品準(zhǔn)備處理、檢測(cè)快速、精確以及近年來(lái)便攜式拉曼光譜體系的出現(xiàn)，拉曼光譜分析技術(shù)已經(jīng)真正變成了一種為大眾廣泛接受的實(shí)用分析技術(shù)。

便攜式拉曼光譜儀主要由三大部分組成，即用于激發(fā)拉曼信號(hào)的小型半導(dǎo)體激光器，用于傳導(dǎo)激發(fā)光并收集拉曼信號(hào)的拉曼探頭以及小型化的光譜分光系統(tǒng)。這幾部分的配制直接決定了便攜式拉曼光譜儀的性能。

1、激發(fā)光源

　　拉曼效應(yīng)的產(chǎn)生需要一定頻率的光進(jìn)行激發(fā)。最初，采用汞弧燈作為激發(fā)光源。但由于拉曼光強(qiáng)較激發(fā)光小  6~7 個(gè)數(shù)量級(jí)，拉曼信號(hào)很微弱，從而限制了后期的光譜檢測(cè)以及相關(guān)應(yīng)用。因此，在拉曼效應(yīng)被發(fā)現(xiàn)后的 30 多年，并未得到廣泛應(yīng)用。20 世紀(jì)  60 年代，激光器的發(fā)明解決了拉曼激發(fā)光源的問(wèn)題，拉曼光譜儀得到了快速的發(fā)展。

　　為了得到更好的拉曼光譜，光譜儀往往采用窄線(xiàn)寬的單色激光作為激發(fā)光源。實(shí)驗(yàn)室用拉曼光譜儀所用激光器普遍占地較大，不利于小型化、現(xiàn)場(chǎng)化。合適的激光器應(yīng)滿(mǎn)足幾個(gè)條件：體積小、能量高足以激發(fā)出拉曼光，線(xiàn)寬小且輸出穩(wěn)定。目前，商業(yè)化的便攜式拉曼光譜儀普遍采用波長(zhǎng)為 532 nm 或 785 nm 的小型固態(tài)半導(dǎo)體激光器。


2、拉曼光纖探頭

　　拉曼探頭包含激光傳導(dǎo)聚焦、拉曼光收集以及濾波作用。激光器輸出的激光由光纖導(dǎo)入并聚焦，使之作用于樣品。這樣可以得到足夠的光能量，激發(fā)出拉曼信號(hào)。收集拉曼信號(hào)，濾去瑞利散射，并將其導(dǎo)入后端光譜儀。

　　總體來(lái)說(shuō)，拉曼探頭需要滿(mǎn)足下列要求：

　　1) 激光窄帶濾波，使得激光線(xiàn)寬小；

　　2) 激光聚焦，光斑小，使輸入功率盡量低，功率密度足夠高；

　　3) 對(duì)拉曼信號(hào)收集效率高；

　　4) 對(duì)瑞利信號(hào)阻擋；

　　5) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊。

　　比較常見(jiàn)的探頭設(shè)計(jì)為直角光路，激光發(fā)射與收集部分共路，這樣可以收集到激發(fā)點(diǎn)的信號(hào)。并且直角光路可以使輸入輸出光纖在同一端。在聚焦一端，往往引進(jìn)金屬長(zhǎng)筒，便于探入液體或比較深的物質(zhì)進(jìn)行鑒定。

3、小型化光譜儀

　　光譜儀主要包括入射狹縫、分光系統(tǒng)、接收系統(tǒng)等。經(jīng)狹縫的拉曼信號(hào)，進(jìn)入分光系統(tǒng)，分光元件通常為棱鏡或光柵，一般采用車(chē)爾尼特納(C-T)分光光路結(jié)構(gòu)?？臻g分開(kāi)的光譜信號(hào)由線(xiàn)陣或面陣 CCD 接收，經(jīng)處理后傳遞給計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示及分析。