探討智能拉曼光譜儀所用的激發(fā)光源
智能拉曼光譜儀由于價(jià)格高昂等原因，僅在高校實(shí)驗(yàn)室以及相關(guān)科研院所使用。隨著環(huán)境檢測、食品安全以及實(shí)時安檢等眾多領(lǐng)域日益受到人們的關(guān)注。國外眾多知名公司已推出了高靈敏、高分辨便攜式拉曼光譜儀，這些設(shè)備也廣泛應(yīng)用于教學(xué)、科研以及實(shí)際測試。國內(nèi)一些高校與研究所位也研制了小型化的拉曼光譜儀，但未做到市場化規(guī)模。將拉曼光譜儀小型化，同時盡量提高其靈敏度和分辨率，這正是國內(nèi)外相關(guān)研究開發(fā)的重點(diǎn)。
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個數(shù)量級，拉曼信號很微弱，從而限制了后期的光譜檢測以及相關(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)光源的問題，拉曼光譜儀得到了快速的發(fā)展。
為得到更好的拉曼光譜，光譜儀往往采用窄線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)場化。合適的激光器應(yīng)滿足幾個條件：體積小、能量高足以激發(fā)出拉曼光，線寬小且輸出穩(wěn)定。目前，商業(yè)化的便攜式拉曼光譜儀普遍采用波長為532 nm或785 nm的小型固態(tài)半導(dǎo)體激光器。
拉曼位移與激發(fā)光頻率無關(guān)，那么究竟何種激發(fā)波長更為適合呢？
激發(fā)波長越短，拉曼激發(fā)效率越高，但熒光信號也越強(qiáng)。對很多樣品，特別是那些生物有機(jī)乃至藥品制劑而言，若采用532 nm的激光，一些本可以被探測到的拉曼信號也將被熒光背景淹沒。這種情況下，使用633 nm或785 nm的激發(fā)波長能夠有效解決這一問題。因?yàn)楣庾幽芰拷档停瑹晒庑首兊?，所以拉曼散射更易被探測。由于光子能量的減小，拉曼散射的效率降低了，這就需要更長的積分時間或是更強(qiáng)的激光功率。
隨著智能拉曼光譜儀的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)場化對光譜儀檢測性能提出了更高的穩(wěn)定性和重復(fù)性要求。由于激光光源的線寬和穩(wěn)定性直接影響光譜儀的分辨率，激光窄線寬以及功率的穩(wěn)定性成為各大公司追求的一大目標(biāo)。
