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激光拉曼光譜儀（RAMAN），俗稱拉曼光譜儀，是集激光光譜、精密機械和微電子系統于一體的綜合測量系統。 最終的結果是得到某一方向上某一偏振態的散射介質的散射光強度隨頻率分布的光譜。
今天，小普就用一篇文章來探討它的發展歷史、檢測原理、結構等，對拉曼光譜儀進行全面介紹。
（如果讀完文章后你覺得有哪些知識點是小浦沒有涵蓋到的你想聽的，或者你覺得小浦文章中有一些觀點你不認同，歡迎你離開積極的信息。）
01“拉曼光譜儀”的誕生與發展
1928年，40歲的印度物理學家CV拉曼用汞燈照射苯液體，發現了拉曼效應。 1930年，拉曼獲得諾貝爾獎。 與拉曼同一年，蘇聯的蘭茲堡和曼德爾施泰特也在石英中發現了類似的現象，他們稱之為“合并散射”。
1.CV拉曼光譜儀
2、在研究陽光對苯的散射現象時有一個“偶然”的發現。
拉曼發明的拉曼光譜儀
在20世紀50年代，拉曼光譜只是振動光譜研究和物理學教學的一個示范。
20世紀30年代到20世紀60年代，拉曼散射的研究處于低潮。 1960年，隨著紅寶石激光器的出現，激光被用作拉曼光譜儀的激發光源，使其克服了以前的缺點，提高了檢測的靈敏度。 這給激光拉曼光譜帶來了新的起點，商品化拉曼光譜儀開始迅速發展。 20世紀30年代到60年代，出現了拉傅里葉變換拉曼光譜技術。 采用傅里葉變換技術采集信號，多次累加以提高信噪比，并利用近紅外激光照射樣品，大大削弱了熒光背景。 20世紀70年代中期，激光拉曼探頭的出現，為微區域分析注入了活力。 20世紀80年代以來，拉曼探針共焦激光拉曼光譜儀相繼出現。 該設備采用凹式濾光片濾除激發光并抑制雜散光，因此無需使用雙單色儀。 甚至更高的三重單色器也只需要使用單個單色器即可大大提高光源的效率。 這不僅降低了入射光的功率，而且大大提高了靈敏度。
02 “拉曼光譜儀”原理及結構 拉曼光譜儀原理
激光拉曼光譜是一種基于拉曼散射理論的光譜分析方法。
拉曼散射：當激發光的光子與作為散射中心的分子相互作用時，大部分光子只是改變散射方向，但光的頻率不改變，約占10-10-10-總散射光。 6的散射不僅改變了傳播方向，還改變了頻率。 這種頻率變化的散射稱為拉曼散射。
對于拉曼散射的基本原理，對于拉曼散射，分子從基態E0激發到振動激發態E1。 光子損失的能量等于分子獲得的能量，即△E，反映指定的能量。 水平變化。 因此，相應的光子頻率也是有特征的，根據光子頻率的變化就可以確定分子中所含的化學鍵或基團。
這是拉曼光譜可以作為分子結構分析工具的理論基礎。
拉曼散射的基本原理
拉曼光譜儀主要部件
激光拉曼光譜儀的主要部件有：激光光源、樣品池、單色儀、光電探測器、記錄儀和計算機。
激光光源：多用途連續氣體激勵器，包括主波長632.8nm的氦氖激光器和主波長514.5nm、488.0nm的氬離子激光器。
樣品池：常用的微毛細管和恒液池、氣池和片劑樣品架等。
單色儀：激光拉曼光譜儀的心臟，可以最大限度地減少雜散光，并具有良好的色散性能。 光柵通常用于分光，并且使用雙單色器來增強效果。
檢測系統：對于可見光譜區域的拉曼散射光，可以使用光電倍增管作為檢測器。 用光子計數器檢測，其測量范圍可以達到幾個數量級。
激光拉曼光譜儀示意圖
以上內容來自“百度百科”
03“拉曼光譜儀”的應用
拉曼光譜技術已廣泛應用于醫學、文物、寶石鑒定、法醫學等領域。 近年來，這項技術在檢測細胞和組織癌變方面也取得了很大進展。 隨著激光技術的發展和檢測裝置的完善，拉曼光譜技術將越來越廣泛地應用于當代工業生產和科學研究中。 以下是一些常見的應用領域：
拉曼光譜在考古研究中的應用
對古代青銅器的腐蝕產物進行分析和研究，有助于我們了解古代國家的合金技術和加工工藝，研究其腐蝕機理，探索古代青銅器的保護方案。 與傳統的鑒定方法如電子顯微鏡、X射線衍射等分析方法相比，拉曼光譜已被證明是一種非常有效的金屬物體無損檢測方法。
文物顏料鑒定的目的是獲取歷史、藝術和技術信息。 由于環境和氣候的影響，大部分顏料已經降解、脫落。 甚至一些新出土的文物的顏料也很濕。 同時，有些顏料是混合顏料或多個顏料層疊加，給顏料的分析帶來困難。 拉曼光譜是分析和研究古代顏料的現代技術。 它使用光子作為探針，可以進行原位無損檢測。 同時，它對樣本的結構和成分極其敏感，就像人的指紋一樣。 拉曼光譜有其自身的特點，使其成為一種非常有優勢的無損檢測方法。
研究古陶坯體和釉料的礦物成分和成分分析，對于鑒定古陶的起源和年代，研究古陶的燒結技術和發展過程具有重要意義。 顯微拉曼光譜技術采用低功率激光器、先進的濾波技術和高效的CCD技術。 具有檢測靈敏度高、時間短、無需樣品制備等特點。 它可以對被測樣品進行非接觸式、無損檢測。 該測試能夠快速、準確地實現古陶的微觀成分分析和礦物驗證，對于進一步研究分析古陶的起源和特性以及燒結技術的研究具有一定的意義。
拉曼光譜技術在醫學研究中的應用
癌癥是人類健康的最大敵人。 癌癥幾乎可以發生在人體的所有器官中。 全世界每年約有萬人死于癌癥。 因此，早期診斷對于提高患者的生存機會尤為重要。 拉曼光譜可以在分子水平上揭示癌細胞組織結構與正常細胞組織結構的差異。 通過對一定數量的癌變和正常器官組織的拉曼光譜的比較研究，我們應該能夠從兩者的差異中找出反映。 不斷變化的特征標志著光譜。 拉曼光譜可以在不改變樣品特性的情況下測量生物材料樣品。 為此，將該技術應用于動物組織和細胞的研究，可用于醫學診斷，為癌癥診斷和機制分析提供重要信息和數據。 這對于癌癥診斷具有重要的臨床意義。
拉曼光譜技術在林業中的應用
林木種子質量是造林的關鍵，選用良種是培育壯苗和速生、高產、優質林木的重要措施。 挑選種子時，首先從遺傳品質優良的母樹上采集種子，將種子打磨，即可看到胚、胚乳和白色糊粉層。 在拉曼光譜儀下，測量種子胚中的蛋白質含量和胚乳中的脂質含量。 測定品種含量及碳水化合物的含量和分布，分析其發芽能力，判斷其品質，評估其利用價值印度物理學家，從而最大限度地降低育苗和播種的風險。
在經濟植物和藥用植物的開發利用過程中，往往需要檢測不同產地、不同部位的活性成分含量和質量，以提高實用性和經濟價值。 與傳統的中草藥鑒定方法相比，拉曼光譜更直接、更快速，不破壞樣品原有性質，更準確、更科學。
拉曼光譜儀可用于測定木材中纖維素、半纖維素、木質素、金屬、SiO2等物質的含量和玻璃化轉變溫度，從而定量分析木材性能。 為了改善或改變木材的物理、機械、化學性能和結構特性，木材碳化技術和木材改性技術應運而生。 對改性木材的微觀結構特征進行拉曼光譜分析，并與改性前的各項指標進行比較，以確定最佳的改性工藝，指導木材的最佳性能，發揮普通木材的最佳效益。
拉曼光譜技術在石油化工中的應用
關于拉曼光譜技術在石化行業應用的研究報道相對較少，主要集中在國外的研究，國內的報道較少。 但涉及的領域基本涵蓋了所有石化P、H領域，如表1所示，包括烴成分分析、燃油質量指標檢測、輸油管道混油監測、油品在線調合等。
拉曼光譜技術在物證鑒定中的應用
拉曼光譜技術在無損樣品方面的優越性使其廣泛應用于各種理化證據的鑒定。 目前國內相關報道主要集中在利用顯微拉曼光譜技術分析墨水、紙張、炸藥、射擊殘留物、纖維、玻璃、土壤、涂料、汽油、化妝品等。
DNA是生物遺傳信息的載體，是生物遺傳的物質基礎。 隨著研究工作的深入，許多問題需要在分子水平上進行研究。 藥物、溫度、紫外線、酸度、伽馬射線等對DNA的損傷和影響。 通過分析作用前后的拉曼光譜，我們可以了解DNA的脫氧核糖、堿基以及整個骨架的旋轉和振動，以及空間構型的變化等重要信息。
以上內容引自楊永梅發表于《基礎科學》雜志的《拉曼光譜技術應用綜述》
04“拉曼光譜儀”的分類
拉曼光譜儀的分類
拉曼光譜是一個“大家族”，通常分為實驗室臺式拉曼光譜和手持/便攜式拉曼光譜。
還有以下分類方法：
表面增強拉曼
通常金或銀膠體或金或銀納米顆粒附著在基材上。 金或銀顆粒的表面等離子體共振被激光激發，從而在金屬表面產生增強的電場。 拉曼信號的強度與電場成正比，從而增強拉曼信號（~1011）。
共振拉曼光譜
當分子或晶格的激發光源的頻率非常接近電子躍遷的頻率時，其某些振動模式的強度會顯著增加。 這種現象稱為共振拉曼效應。
表面增強共振拉曼光譜
一種將共振拉曼光譜現象與靠近表面的增強拉曼強度相結合的技術，其中激發光源的頻率非常接近被分析分子的吸收最大值。
自發拉曼光譜
分子拉曼光譜與溫度的關系。
光學鉗拉曼光譜
空間補償拉曼光譜拉曼散射收集從遠離激光激發點的側面區域進行補償，導致表面信號貢獻比傳統拉曼光譜更弱。
相干反拉曼光譜
使用兩個激光器產生相干反頻率譜線，可以增加共振。
拉曼光學活性分子的振動光學活性是指棕櫚異構體的左旋和右旋偏振特性引起的拉曼散射強度略有不同。
受激拉曼增益光譜
進行相干拉曼散射時，樣品同時受到兩束激光照射，一束用于激發（ωL），另一束用于監測（ωS）。 拉曼散射的強度可以通過ωS的增益來測量。
逆拉曼光譜
進行相干拉曼散射時，樣品同時受到兩束激光照射，一束用于激發（ωL），另一束用于監測（ωS）。 拉曼散射的強度可以通過ωL的損耗來測量。
尖端增強拉曼光譜
采用銀或金針增強分子的拉曼信號，空間分辨率接近針尖尺寸（20-30 nm）。 TERS可以靈敏地顯示單個分子的振動能級。
05 “拉曼光譜儀”的注意事項
以某品牌拉曼光譜儀為例
(1)最好對激發光進行預熱。 如果使用拉曼光譜儀，還應注意拉曼探頭端面的清潔。 如果窗戶臟了，會影響測試結果。
(2) 在打開拉曼光譜儀之前印度物理學家，請打開拉曼探頭的蓋子，并且不要將探頭指向人。
(3)使用拉曼光譜儀時，盡量佩戴防護眼鏡。 無論是否佩戴防護眼鏡，都禁止直視打開的拉曼探頭。
(4)不要太快、太頻繁地操作軟件。 例如掃描背景時，1-2秒后點擊運行按鈕。
(5) 如果需要在激光器常亮模式下進行定制測量，請固定好探頭以免發生意外，并盡量避免激光器處于常亮狀態。
(6)在數據處理操作中，必須強調，在驗證和分析樣品時，也應激發含量相近的標準鋼，以證明儀器工作正常。 材料的選擇和選擇必須謹慎，必須考慮很多因素，如鐵值的變化、其他元素的變化、鋁的插入量、令人興奮的斑點、令人興奮的聲音等。有時需要重新研磨樣品進行分析驗證，有時需要重新研磨樣品進行分析驗證。 次來驗證。 分析數據時，以標準鋼的含量為標準，以對照標準鋼的正負偏差為標準。 每次更換新的氬氣后，必須重新標準化工作曲線。 當瓶內壓力降至15個大氣壓時，需要更換新的氬氣； 如果工作中發現激發點為白點，則應更換另一瓶。 新氬。
(7)拉曼光譜儀使用完畢后，蓋上拉曼探頭的保護蓋并妥善保存。
（8）拉曼光譜儀使用完畢后，先關閉激光器，斷開光譜儀，關閉軟件，讓冷卻風扇再吹1-2分鐘，然后關閉主電源。
06 “拉曼光譜儀”的使用原理
以某品牌拉曼光譜儀為例
使用拉曼光譜儀時，對環境有一定的要求。 它不應該在潮濕的環境或過高的溫度下工作。 這樣做的原因是為了避免各種磁場的干擾，使儀器能夠以更精確的精度進行檢測。 因此，大家在工作時要注意環境的適宜性。 很多時候，儀器測試不合格與環境有很大關系。
拉曼光譜儀對操作人員也有一定的要求。 樣品測試前，必須邀請儀器制造商的技術人員進行現場演示，并對技術人員進行培訓后方可操作。 由于該儀器是檢測元素的，所以必須拿出來進行檢查。 因此，技術人員也需要保護自己免受輻射。
對于測試的樣品也有一些小要求。 被測物體的表面必須光滑、清潔，以避免其他元件的干擾。 如果被測物體的表面被油污或重金屬污染，則檢測結果的準確性就不會那么好。 高，所有的儀器都不是萬能的。
如果長時間不使用拉曼光譜儀，請關閉主電源開關，拔下主機插頭，并將室外機用包裝包裹起來，防止灰塵進入。 并用中性清潔劑清洗空調過濾網。
使用儀器時應嚴格按照操作規程進行操作。 遇到故障時，客戶應首先咨詢售后服務。 客戶在將儀器返回維修中心之前，應仔細檢查機器是否有物理損壞。
07“拉曼光譜儀”常見品牌
至此，相信您對拉曼光譜儀已經有了深入的了解。 目前有哪些品牌的拉曼光譜儀？ 哪些最受關注？ （按品牌縮寫字母順序排列）
A.奧普天成
產品：
奧普天成超微型拉曼光譜儀、奧普天成科研級共焦顯微鏡拉曼光譜儀等。
▲ 奧普天成超微型拉曼光譜儀
B. 比達科技
產品：
QTRam? 便攜式拉曼用于藥物成分含量均勻性分析
STRam?透射拉曼光譜儀等
▲ QTRam? 便攜式拉曼用于藥物成分含量均勻性分析
C·布魯克
產品：
布魯克 BRAVO 手持式便攜式拉曼光譜儀
II共焦拉曼顯微鏡等
▲ BRAVO 手持便攜式拉曼
D. 港島東
產品：
港東科技LRS-2/3激光拉曼光譜儀
港東科技LRS-5共焦顯微鏡拉曼光譜儀等
▲ 港東科技LRS-2/3激光拉曼光譜儀
E、科學儀器事業部
產品：
高速高分辨率共焦拉曼光譜儀
2021年度先鋒首選儀器↑↑↑
PLUS超快拉曼成像光譜儀等
▲ 高速高分辨率顯微共焦拉曼光譜儀
F. 取證技術
產品：
法醫技術手持式物質識別儀
鑒定技術在線拉曼分析儀等
▲ 鑒定技術在線拉曼分析儀
健智儀器
產品：
建志SERDS-BASE便攜式差分拉曼光譜儀
建智Easy-Raman手持式拉曼光譜儀等
▲ 建智SERDS-BASE便攜式差分拉曼光譜儀
H·雷尼紹
產品：
inVia拉曼顯微鏡
inVia顯微拉曼光譜儀等
▲ inVia 拉曼顯微鏡
I·普拉雷斯
產品：
小熊之星-R910手持式拉曼檢測儀
Libra Star系列-P80拉曼一體化多功能檢測儀等
▲ 小熊之星-R910手持式拉曼檢測儀
J·普什·納米
產品：
手持式毒物和危險化學品拉曼光譜儀
普世納米小型科研便攜式顯微鏡拉曼光譜儀等
▲ 科普知識Pers-手持式毒物危化品拉曼光譜儀
K.如海光電
產品：
如海光電便攜式拉曼光譜儀
如海光電手持式拉曼光譜儀-830等
▲如海光電便攜式拉曼光譜儀
L·萬特姆
產品：
萬通 Mira DS 手持式拉曼光譜儀
萬通Mira P手持式拉曼光譜儀等
▲ Mira DS 手持式拉曼光譜儀
M·賽默飛世爾
產品：
DXR?3xi 拉曼成像顯微鏡
手持式拉曼光譜儀RM等
▲ DXR?3xi 顯微拉曼成像光譜儀
N.WITec
產品：
WITec R 快速拉曼成像光譜儀
WITec拉曼成像光譜儀等
▲ WITec R 快速拉曼成像光譜儀
卓立漢光
產品：
便攜式手持式拉曼光譜儀 Edge
RTS2共焦拉曼光譜系統等
▲RTS2共焦拉曼光譜系統
本文所介紹的品牌由儀器信息網的儀器購物指南提供。
大數據綜合計算（品牌指數、3i指數等）
最終解釋權歸儀器信息網所有
08神秘的“復活節彩蛋”
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