拉曼光譜儀的原理非常簡(jiǎn)單，當(dāng)光打到樣品上時(shí)候，樣品分子會(huì)使入射光發(fā)生散射。大部分散射的光頻率沒(méi)變，我們這種散射稱(chēng)為瑞利散射，部分散射光的頻率變了，稱(chēng)為拉曼散射。散射光與入射光之間的頻率差稱(chēng)為拉曼位移。
激光拉曼光譜儀的基本組成有激光光源，樣品池、單色器和檢測(cè)記錄系統(tǒng)四部分，現(xiàn)代新型儀器具有計(jì)算機(jī)控制和數(shù)據(jù)處理功能。由激光光源發(fā)出的光經(jīng)反射鏡和透鏡照射在樣品上，產(chǎn)生的散射光再經(jīng)分光器后射至檢測(cè)器上。激光光源多用連續(xù)式氣體激光器，如He-Ne激光器，Ar 離子激光器和Kr離子激光器等，采用的單線愉出功率一般為10 -1000 mw。樣品池常用微量毛細(xì)管池及常量的液體池、氣體池和壓片樣品池。常用的單色器為兩個(gè)光柵構(gòu)成的雙單色器。它具有成像質(zhì)量好，分辨率高.雜散光小等特點(diǎn)。對(duì)于可見(jiàn)光講區(qū)內(nèi)的拉曼散射光，可用光電倍增管作為檢側(cè)器。通常以光子計(jì)數(shù)進(jìn)行檢測(cè).現(xiàn)代光子計(jì)數(shù)器的動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)幾個(gè)數(shù)量級(jí)。
基本原理
當(dāng)波束為v0的單色光入射到介質(zhì)上時(shí)，除了被介質(zhì)吸收、反射和透射外，總會(huì)有一部分被散射。如圖1所示，在光譜圖中有三種線，中央的是瑞利散射線，頻率為v0，強(qiáng)度*；低頻一側(cè)的是斯托克斯線，與瑞利線的頻差為Δv，強(qiáng)度比瑞利線的強(qiáng)度弱很多，約為瑞利線的強(qiáng)度的幾百萬(wàn)分之一至上萬(wàn)分之一；高頻的一側(cè)是反斯托克斯線，與瑞利線的頻差亦為 ，和斯托克斯線對(duì)稱(chēng)的分布在瑞利線兩側(cè)，強(qiáng)度比斯托克斯線的強(qiáng)度又要弱很多，因此并不容易觀察到反斯托克斯線的出現(xiàn)，但反斯托克斯線的強(qiáng)度隨著溫度的升高而迅速增大。斯托克斯線和反斯托克斯線通常稱(chēng)為拉曼線，其頻率常表示為v0±Δv，Δv稱(chēng)為拉曼頻移，多用散射光波長(zhǎng)的倒數(shù)表示，計(jì)算公式為：
式中，λ和λ0分別為散射光和入射光的波長(zhǎng)。Δv的單位為cm-1。
這種頻移和激發(fā)線的頻率無(wú)關(guān)，以任何頻率激發(fā)這種物質(zhì)，拉曼線均能伴隨出現(xiàn)。因此從拉曼頻移，我們就可以鑒別拉曼散射池所包含的物質(zhì)。
激光拉曼光譜儀性能的檢定步驟流程：
1、檢定條件
(a)Ar+激光器的激發(fā)線為514.5nm、488.0nm輸出功率不少于300mW;
(b)低壓汞燈或氖燈;
(c)毛細(xì)管，CCl4試劑等。
2、環(huán)境條件
拉曼光譜儀應(yīng)安放在防震臺(tái)上，通風(fēng)良好，附近無(wú)強(qiáng)電場(chǎng)、磁場(chǎng)干擾;室溫18～24℃;相對(duì)溫度≤75%;單相及三相電源的波動(dòng)≤5%(相對(duì)誤差);冷卻水流速≥9.5L/min。
3、檢定方法
(a) 外觀及初步檢定按正常操作程序，運(yùn)行光譜儀，當(dāng)鍵盤(pán)輸入指令時(shí)，各相應(yīng)的功能運(yùn)行及控制都能正常進(jìn)行;
(b)測(cè)定分辨率;
(c)測(cè)定波數(shù)精度;
(d) 重現(xiàn)性的測(cè)定。將汞燈置于入射狹縫前，狹縫寬度分別為5μ、開(kāi)、開(kāi)、11μ，狹縫高度為2mm時(shí)，步進(jìn) 0.1cm-1，每點(diǎn)積分時(shí)間為 0.1s，掃描測(cè)量18312.5 cm-1譜線，重復(fù)4～10次掃描測(cè)量，其重復(fù)性在土0.2～0.5 cm-1之內(nèi)或更好。
4、檢定周期為1年。
只有定期檢定光譜儀，才能確認(rèn)測(cè)定數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、可靠，否則，測(cè)得的數(shù)據(jù)是無(wú)效的。
激光拉曼光譜儀可應(yīng)用于教學(xué)、科研、醫(yī)藥、石油、化工、環(huán)保、食品、材料、生物、農(nóng)業(yè)、地礦等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，北京卓立漢光儀器有限公司研制一種激發(fā)光源可變的寬帶拉曼光譜儀，由于光柵角度可調(diào)，因此可選用多種不同波長(zhǎng)的激光器作為激發(fā)光源。對(duì)于某一特定激光波長(zhǎng)，還可通過(guò)調(diào)節(jié)光柵角度，實(shí)現(xiàn)較寬范圍的拉曼光譜測(cè)量。
