拉曼光譜儀結(jié)構(gòu)概述
色散型激光拉曼光譜儀的結(jié)構(gòu)示意見(jiàn)圖1。該儀器主要由激光源、外光路系統(tǒng)(樣品室)、單色儀、放大系統(tǒng)及檢測(cè)系統(tǒng)五部分組成。樣品經(jīng)來(lái)自激光源的可見(jiàn)激光激發(fā),其絕大部分為瑞利散射光,少量的各種波長(zhǎng)的斯托克斯散射光,還有更少量的各種波長(zhǎng)的反斯托克斯散射光,后兩者即為拉曼散射。這些散射光由反射鏡等光學(xué)元件收集,經(jīng)狹縫照射到光柵上,被光柵色散,連續(xù)地轉(zhuǎn)動(dòng)光柵使不同波長(zhǎng)的散射光依次通過(guò)出口狹縫,進(jìn)入光電倍增管檢測(cè)器,經(jīng)放大和記錄系統(tǒng)獲得拉曼光譜。
圖1??色散型激光拉曼光譜儀結(jié)構(gòu)示意圖
1-激光源;2-外光路系統(tǒng);3-樣品室;4-光柵;
5單色儀;6-光電倍增管;7-放大器;8-記錄儀?
圖2 FT-Raman光譜儀的光路圖
1-液氮冷卻錯(cuò)檢測(cè)器;2-空間性濾光片;3-介電體光片;4-移動(dòng)鏡;5-分束器;
6-固定鏡;7-樣品室;8-拋物面聚光鏡;9-200mm透鏡;10-Nd:YAG激光器
?圖3是FT-Raman光譜儀的光路圖。干涉儀和FTIR光譜儀是相同的,檢測(cè)器是氮冷卻的鍺檢測(cè)器,通常在儀器中使用截?cái)酁V光片以限制比光源波長(zhǎng)大的輻射到達(dá)檢測(cè)器上。初期的FT -Raman光譜儀是在FTIR光譜儀上加一FT-Raman附件,兩者共用一個(gè)邁克爾遜干涉儀。圖3是 Nicolet800型FTIR與FT-?Raman光譜儀光路圖,左邊是FTIR光路系統(tǒng),右邊為FT-Raman附件,采用Nd:YAG激光器(摻釹的釔-鋁-鎵石榴石激光器)為激發(fā)光源(近紅外,1064nm)。被樣品散射后的近紅外光的收集方式有反射式和折射式兩種,激發(fā)光與拉曼輻射之間的夾角通常為90°或者180°,使用光學(xué)過(guò)濾器濾去占散射光絕大部分的瑞利散射光,光學(xué)系統(tǒng)為邁克爾遜干涉儀,分束器為多層涂Si的CaF2,檢測(cè)器為液氮冷卻的Ge二極管或 InGaAs檢測(cè)器。?
圖3 FTIR及FT- Raman光譜儀光路圖
R-處于FT- Raman工作狀態(tài)時(shí),拉曼輻射由此方向進(jìn)入干涉儀,且反射鏡處于虛線狀態(tài);
1-紅外光源;2-白光光源;3-附加出口;4-品室;5-檢測(cè)器聚光鏡;
6-激光器;7-檢測(cè)器1;8-檢測(cè)器2;9-Nicolet博里葉變換拉曼檢測(cè)器;
10-激光棱鏡;11-動(dòng)鏡;12-分束器;13-固定鏡?
目前已生產(chǎn)出專用的FT-Raman光譜儀,圖4是伯樂(lè)公司專用FT-Raman光譜儀平面圖。其結(jié)構(gòu)由五部分組成:①光源部分,包括Nd:YAG激發(fā)光源及其快門(mén),光源的可變衰減器,功率表,He-Ne激光器和白光光源;②樣品倉(cāng),包括樣品架,散射光的半透鏡和聚集光學(xué)鏡以及x、y、z三維樣品位置調(diào)節(jié)器,在半透鏡上方有安裝偏振器的支架;③光學(xué)過(guò)濾器;④邁克爾遜干涉儀;⑤鍺檢測(cè)器。
圖4 bio-Rad FT-RamanⅠ光譜儀意圖
1-Nd:YAG激光開(kāi)關(guān)閘;2-可變衰減器;3-白光和Nd:YAG功率表附件;4-收集光學(xué)元件;
5-樣品位置;6-功率調(diào)節(jié)鈕;7-樣品臺(tái)調(diào)節(jié)控制;8-光闌;9-控制面板;10-檢測(cè)器;
11-后背面板;12-參考激光器;13-千涉儀;14-瑞利線過(guò)濾器
