现代仪器分析2

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1、§2.2激光拉曼光谱仪2.2.1色散型激光拉曼光谱仪2.2.3共焦拉曼显微拉曼光谱仪2.2.2傅立叶变换拉曼光谱仪2.2.1色散型激光拉曼光谱仪外光路样品池激光器单色器检测和记录系统图：激光拉曼光谱仪示意图一、光源1.激光光源的特性A强度不高，需要长时间照射样品，对光敏性样品不利B汞线较宽，单色性差，无法进行高分辨光谱的测量C汞灯发散角大，不能很好聚焦，方向性差，无法进行微量分析和单晶光谱的测量在激光光源出现之前，使用最广泛的是汞孤灯，汞孤灯的缺点是：激光光源的优点A强度高，能量在空间和时间高度集中，测定时间缩短C方向性好，发散角极小，光束可以聚焦

2、到很小的面积（10-5—10-6cm2），可对极微量样品（0.05μg）和单晶进行测量D偏振性好，便于进行退偏振比的测量，提供物质结构对称性和振动对称性的信息B单色性好，线宽窄，拉曼光谱谱峰尖锐，分辨率好，容易进行高分辨光谱测量2.常用的激光光源He-Ne激光器，氩离子激光器，氪离子激光器,某些固体激光器以及染料激光器。气体激光器在输出激光谱线的同时，还伴有自发辐射产生的等离子线。强度比激光小几个数量级，比拉曼线强1—2个数量级，是杂散光的来源之一，干扰拉曼光源的测量，故需要滤光单色器即前置单色器。He-Ne激光器输出波长为632.8nm，输出功率

3、在100mW以下，使用寿命1500小时氩离子激光器有多谱线输出，功率高，稳定性好，常用的谱线488.0nm和514.5nm，使用寿命1000小时。氪离子激光器输出最强谱线波长为647.1nm。可调染料激光器，可提供波长在一定范围内连续可调的激光，避开激光发出荧光的谱线激发样品避免荧光干扰，另外可选择合理的波长进行共振拉曼光谱测量。激光器振荡波长/nm输出功率/mW氦–氖激光器氦–镉激光器氩离子激光器氪离子激光器二氧化碳激光器XeBr准分子激光器XeCl准分子激光器XeF准分子激光器632.816441.565325.0488.0514.5530.9

4、647.11060028230835150501013001700200500表常见的气体激光器及其振荡波长和输出功率二、样品装置1.样品装置的作用：是使激光聚焦在样品上，从而对样品进行照射及收集拉曼散射上图为一种测液体试样的样品装置图三种方式：90°、180°及0°照射方式。2.样品的照射方式90°照射方式可以提高拉曼散射与入射光和瑞利散射的比值，有利于低频区拉曼线的观测，适用于固体、液体、气体。180°照射方式多用于具有高反射率的样品，使入射光线按原路返回以抑制它对拉曼线的干扰。对高反射率样品，180°照射方式的散射光收集效率比较高，信噪比也比

5、较大0°照射方式是入射光的方向与收集散射光的方向相同，这样激发光就很容易进入单色仪，对拉曼光谱测量造成干扰。关键是抑制激发光的干扰，如采用碘蒸汽盒，对514.5nm光有强烈吸收90°照射方式（1、2—透镜；3—样品；4—夹缝；5、6—反射镜）180°照射方式（1、2—透镜；3—样品；4—夹缝；5、6—反射镜）0°照射方式（1、2—透镜；3—样品池；4—夹缝；5、6—反射镜）样品的照射方式图示3.样品池除了三维可调的平台之外，还有可更换的各式样品池和样品架。常用样品池：(1)毛细管池(2)液体池(3)气体池(4)旋转池，为了防止激光长期照射引起样品的

6、局部过热或光分解，采用旋转技术(5)单晶平台架(6)压片样品架此外，还有低温池，高温池和高压池固体旋转样品池差分样品池液体旋转样品池高温样品池低温样品池三、单色器1.单色器的作用：对散射光进行分光。2.单色器要求：单色器成像质量好，分辨率高，杂散光小。常用的双单色器有：Littrow型Eber-Fastie型Czemy-Tuyner型一般采用光栅分光。一个光栅不够理想，常采用双单色器。四、检测与信号处理系统1.单道探测：采用光电倍增管作检测器，通过单色器光栅扫描，不同波长的光相继进入探测器。用光电倍增管检测所得到的是时间分布光谱。（1）直流放大，用

7、于较强信号，检测灵敏度较低（2）交流放大，探测灵敏度比直流放大高2—3个数量级。放大接受器输出信号的方法：（3）光子计数。优点：把暗电流信号的大部分与光脉冲区别开来，灵敏度增加。缺点：最大信号受到最大光子计算率的限制。直流放大和光子计数同时使用。2.多道探测单道探测是时间分布光谱，记谱速度慢。人们研制出一系列多道检测器：像硅靶摄像管，二极管阵列，CCD电荷耦合器件。得到的是空间分布光谱，提高了记谱速度。3.CCD检测装置A.CCD简介CCD检测器是一种结合数字信号处理技术构成的多道光信号检测装置。它是基于金属－氧化物－半导体(MOS)技术的光敏元件

8、,其检测原理为聚集在势阱中的光生电荷量与入射光强度和积分时间有着线性的关系。它有两种基本类型:一种是电荷包存贮在半导体与绝