拉曼光谱原理和图解.ppt

拉曼测量的是什么？ 光散射 - 瑞利散射 散射光中，弹性 (瑞利) 散射占主导 前… 后… 散射光与入射光有相同的频率 光散射 - 拉曼 散射光中的1010光子之一是非弹性散射（拉曼） 前… 后… 光损失能量，使分子振动 Information obtained from Raman spectroscopy 拉曼光谱的信息 拉曼光谱的特点和主要困难 拉曼散射信号弱（比荧光光谱平均小2－3数量级）。 激光激发强。 拉曼信号频率离激光频率很近。 激光瑞利散射比拉曼信号强1010－1014，对拉曼信号干扰很大。 拉曼光谱仪器的设计，必须能排除瑞利散射光，并具有高灵敏度（体现在弱信号检测的高信噪比 ），才能有效地收集拉曼谱。 高灵敏度 高灵敏度 高稳定性、重复性 高稳定性、高重复性 雷尼绍拉曼光谱仪的传动部件使用了世界领先的RG2线形和圆形编码器，克服了机械间隙。 能够给光谱仪带来空间与光谱的 高稳定性 高重复性 高精度与高准确度 高稳定性、高重复性 带编码器控制的自动平台 重复性: ± 0.2 μm，较无编码器控制的自动平台提高了10倍 步长: 0.1 μm (x- and y-axes)1 μm (z-axis) 高稳定性、高重复性 圆形编码器控制的光栅转动台 技术 直接测量转动角度，同时编码器精密伺服控制其转动，而非采用计量马达转过多少圈的办法 确保光栅转动的精确性和重复性。 高重复性、高稳定性 某条原子发射线随光栅24小时转动的位置重复性实验结果 细节; 间隔30分钟的抖动是由于室内空调的启动与关闭引起的 凌晨2点钟时的最大偏差是由外部环境空气温度最低造成的 尽管是在温差较大的办公室环境（而非温度控制的实验室环境） 最大偏离也不过0.06 cm-1 高稳定性、高重复性 同步连续扫描专利技术 同步连续扫描专利技术 同步连续扫描专利技术 共焦原理 Non-confocal Confocal 共焦应用:高分子样品的深度分布 Sample 2?μm thick polyethylene (PE) film Thick polypropylene(PP) substrate Laser 633 nm HeNe Spectrometer settings Slit width 10?μm Conditions x50 objective focus down through sample from PE to PP Results weak PP features seen on PE spectrum strength increases until only PP seen 共焦应用 - 石英内的气、液包裹体 数字化显微共焦技术的优点 ： 不需要额外的透镜，信号透过率高 操作简单、灵活 深度共焦的效果： 完全可以达到深度分辨率2微 米 Sample - SiO2 pattern on Si substrate Sample - SiO2 pattern on Si substrate Scan over a sharp edge, intensity variation shows lateral resolution 激光扩束技术 空间分辨率可达至理论衍射极限 激光功率衰减以及激光功率密度连续变化 激光功率衰减以及激光功率密度连续变化 激光功率衰减以及激光功率密度连续变化 自动化程度高 CCD芯片尺寸的选择 CCD芯片尺寸的选择 Renishaw inVia Series Typical Competitor 芯片： EEV 576x398 EEV 1024x256 芯片宽度： 12.7mm 25.6mm 由上图可见，CCD芯片越宽，边缘处光斑像差越大，选择小尺寸芯片可以避免像差。 分辨率/灵敏度的选择 扩展功能强 Raman/SEM 将SEM的高清晰的空间分辨率与拉曼光谱有效结合 SEM性能不受影响 可测紫外-可见-近红外的拉曼与发光光谱 可测磷光光谱