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激光拉曼光谱仪（RAMAN），俗称拉曼光谱仪，是集激光光谱、精密机械和微电子系统于一体的综合测量系统。 最终的结果是得到某一方向上某一偏振态的散射介质的散射光强度随频率分布的光谱。
今天，小普就用一篇文章来探讨它的发展历史、检测原理、结构等，对拉曼光谱仪进行全面介绍。
（如果读完文章后你觉得有哪些知识点是小浦没有涵盖到的你想听的，或者你觉得小浦文章中有一些观点你不认同，欢迎你离开积极的信息。）
01“拉曼光谱仪”的诞生与发展
1928年，40岁的印度物理学家CV拉曼用汞灯照射苯液体，发现了拉曼效应。 1930年，拉曼获得诺贝尔奖。 与拉曼同一年，苏联的兰兹堡和曼德尔施泰特也在石英中发现了类似的现象，他们称之为“合并散射”。
1.CV拉曼光谱仪
2、在研究阳光对苯的散射现象时有一个“偶然”的发现。
拉曼发明的拉曼光谱仪
在20世纪50年代，拉曼光谱只是振动光谱研究和物理学教学的一个示范。
20世纪30年代到20世纪60年代，拉曼散射的研究处于低潮。 1960年，随着红宝石激光器的出现，激光被用作拉曼光谱仪的激发光源，使其克服了以前的缺点，提高了检测的灵敏度。 这给激光拉曼光谱带来了新的起点，商品化拉曼光谱仪开始迅速发展。 20世纪30年代到60年代，出现了拉傅里叶变换拉曼光谱技术。 采用傅里叶变换技术采集信号，多次累加以提高信噪比，并利用近红外激光照射样品，大大削弱了荧光背景。 20世纪70年代中期，激光拉曼探头的出现，为微区域分析注入了活力。 20世纪80年代以来，拉曼探针共焦激光拉曼光谱仪相继出现。 该设备采用凹式滤光片滤除激发光并抑制杂散光，因此无需使用双单色仪。 甚至更高的三重单色器也只需要使用单个单色器即可大大提高光源的效率。 这不仅降低了入射光的功率，而且大大提高了灵敏度。
02 “拉曼光谱仪”原理及结构 拉曼光谱仪原理
激光拉曼光谱是一种基于拉曼散射理论的光谱分析方法。
拉曼散射：当激发光的光子与作为散射中心的分子相互作用时，大部分光子只是改变散射方向，但光的频率不改变，约占10-10-10-总散射光。 6的散射不仅改变了传播方向，还改变了频率。 这种频率变化的散射称为拉曼散射。
对于拉曼散射的基本原理，对于拉曼散射，分子从基态E0激发到振动激发态E1。 光子损失的能量等于分子获得的能量，即△E，反映指定的能量。 水平变化。 因此，相应的光子频率也是有特征的，根据光子频率的变化就可以确定分子中所含的化学键或基团。
这是拉曼光谱可以作为分子结构分析工具的理论基础。
拉曼散射的基本原理
拉曼光谱仪主要部件
激光拉曼光谱仪的主要部件有：激光光源、样品池、单色仪、光电探测器、记录仪和计算机。
激光光源：多用途连续气体激励器，包括主波长632.8nm的氦氖激光器和主波长514.5nm、488.0nm的氩离子激光器。
样品池：常用的微毛细管和恒液池、气池和片剂样品架等。
单色仪：激光拉曼光谱仪的心脏，可以最大限度地减少杂散光，并具有良好的色散性能。 光栅通常用于分光，并且使用双单色器来增强效果。
检测系统：对于可见光谱区域的拉曼散射光，可以使用光电倍增管作为检测器。 用光子计数器检测，其测量范围可以达到几个数量级。
激光拉曼光谱仪示意图
以上内容来自“百度百科”
03“拉曼光谱仪”的应用
拉曼光谱技术已广泛应用于医学、文物、宝石鉴定、法医学等领域。 近年来，这项技术在检测细胞和组织癌变方面也取得了很大进展。 随着激光技术的发展和检测装置的完善，拉曼光谱技术将越来越广泛地应用于当代工业生产和科学研究中。 以下是一些常见的应用领域：
拉曼光谱在考古研究中的应用
对古代青铜器的腐蚀产物进行分析和研究，有助于我们了解古代国家的合金技术和加工工艺，研究其腐蚀机理，探索古代青铜器的保护方案。 与传统的鉴定方法如电子显微镜、X射线衍射等分析方法相比，拉曼光谱已被证明是一种非常有效的金属物体无损检测方法。
文物颜料鉴定的目的是获取历史、艺术和技术信息。 由于环境和气候的影响，大部分颜料已经降解、脱落。 甚至一些新出土的文物的颜料也很湿。 同时，有些颜料是混合颜料或多个颜料层叠加，给颜料的分析带来困难。 拉曼光谱是分析和研究古代颜料的现代技术。 它使用光子作为探针，可以进行原位无损检测。 同时，它对样本的结构和成分极其敏感，就像人的指纹一样。 拉曼光谱有其自身的特点，使其成为一种非常有优势的无损检测方法。
研究古陶坯体和釉料的矿物成分和成分分析，对于鉴定古陶的起源和年代，研究古陶的烧结技术和发展过程具有重要意义。 显微拉曼光谱技术采用低功率激光器、先进的滤波技术和高效的CCD技术。 具有检测灵敏度高、时间短、无需样品制备等特点。 它可以对被测样品进行非接触式、无损检测。 该测试能够快速、准确地实现古陶的微观成分分析和矿物验证，对于进一步研究分析古陶的起源和特性以及烧结技术的研究具有一定的意义。
拉曼光谱技术在医学研究中的应用
癌症是人类健康的最大敌人。 癌症几乎可以发生在人体的所有器官中。 全世界每年约有万人死于癌症。 因此，早期诊断对于提高患者的生存机会尤为重要。 拉曼光谱可以在分子水平上揭示癌细胞组织结构与正常细胞组织结构的差异。 通过对一定数量的癌变和正常器官组织的拉曼光谱的比较研究，我们应该能够从两者的差异中找出反映。 不断变化的特征标志着光谱。 拉曼光谱可以在不改变样品特性的情况下测量生物材料样品。 为此，将该技术应用于动物组织和细胞的研究，可用于医学诊断，为癌症诊断和机制分析提供重要信息和数据。 这对于癌症诊断具有重要的临床意义。
拉曼光谱技术在林业中的应用
林木种子质量是造林的关键，选用良种是培育壮苗和速生、高产、优质林木的重要措施。 挑选种子时，首先从遗传品质优良的母树上采集种子，将种子打磨，即可看到胚、胚乳和白色糊粉层。 在拉曼光谱仪下，测量种子胚中的蛋白质含量和胚乳中的脂质含量。 测定品种含量及碳水化合物的含量和分布，分析其发芽能力，判断其品质，评估其利用价值印度物理学家，从而最大限度地降低育苗和播种的风险。
在经济植物和药用植物的开发利用过程中，往往需要检测不同产地、不同部位的活性成分含量和质量，以提高实用性和经济价值。 与传统的中草药鉴定方法相比，拉曼光谱更直接、更快速，不破坏样品原有性质，更准确、更科学。
拉曼光谱仪可用于测定木材中纤维素、半纤维素、木质素、金属、SiO2等物质的含量和玻璃化转变温度，从而定量分析木材性能。 为了改善或改变木材的物理、机械、化学性能和结构特性，木材碳化技术和木材改性技术应运而生。 对改性木材的微观结构特征进行拉曼光谱分析，并与改性前的各项指标进行比较，以确定最佳的改性工艺，指导木材的最佳性能，发挥普通木材的最佳效益。
拉曼光谱技术在石油化工中的应用
关于拉曼光谱技术在石化行业应用的研究报道相对较少，主要集中在国外的研究，国内的报道较少。 但涉及的领域基本涵盖了所有石化P、H领域，如表1所示，包括烃成分分析、燃油质量指标检测、输油管道混油监测、油品在线调合等。
拉曼光谱技术在物证鉴定中的应用
拉曼光谱技术在无损样品方面的优越性使其广泛应用于各种理化证据的鉴定。 目前国内相关报道主要集中在利用显微拉曼光谱技术分析墨水、纸张、炸药、射击残留物、纤维、玻璃、土壤、涂料、汽油、化妆品等。
DNA是生物遗传信息的载体，是生物遗传的物质基础。 随着研究工作的深入，许多问题需要在分子水平上进行研究。 药物、温度、紫外线、酸度、伽马射线等对DNA的损伤和影响。 通过分析作用前后的拉曼光谱，我们可以了解DNA的脱氧核糖、碱基以及整个骨架的旋转和振动，以及空间构型的变化等重要信息。
以上内容引自杨永梅发表于《基础科学》杂志的《拉曼光谱技术应用综述》
04“拉曼光谱仪”的分类
拉曼光谱仪的分类
拉曼光谱是一个“大家族”，通常分为实验室台式拉曼光谱和手持/便携式拉曼光谱。
还有以下分类方法：
表面增强拉曼
通常金或银胶体或金或银纳米颗粒附着在基材上。 金或银颗粒的表面等离子体共振被激光激发，从而在金属表面产生增强的电场。 拉曼信号的强度与电场成正比，从而增强拉曼信号（~1011）。
共振拉曼光谱
当分子或晶格的激发光源的频率非常接近电子跃迁的频率时，其某些振动模式的强度会显着增加。 这种现象称为共振拉曼效应。
表面增强共振拉曼光谱
一种将共振拉曼光谱现象与靠近表面的增强拉曼强度相结合的技术，其中激发光源的频率非常接近被分析分子的吸收最大值。
自发拉曼光谱
分子拉曼光谱与温度的关系。
光学钳拉曼光谱
空间补偿拉曼光谱拉曼散射收集从远离激光激发点的侧面区域进行补偿，导致表面信号贡献比传统拉曼光谱更弱。
相干反拉曼光谱
使用两个激光器产生相干反频率谱线，可以增加共振。
拉曼光学活性分子的振动光学活性是指棕榈异构体的左旋和右旋偏振特性引起的拉曼散射强度略有不同。
受激拉曼增益光谱
进行相干拉曼散射时，样品同时受到两束激光照射，一束用于激发（ωL），另一束用于监测（ωS）。 拉曼散射的强度可以通过ωS的增益来测量。
逆拉曼光谱
进行相干拉曼散射时，样品同时受到两束激光照射，一束用于激发（ωL），另一束用于监测（ωS）。 拉曼散射的强度可以通过ωL的损耗来测量。
尖端增强拉曼光谱
采用银或金针增强分子的拉曼信号，空间分辨率接近针尖尺寸（20-30 nm）。 TERS可以灵敏地显示单个分子的振动能级。
05 “拉曼光谱仪”的注意事项
以某品牌拉曼光谱仪为例
(1)最好对激发光进行预热。 如果使用拉曼光谱仪，还应注意拉曼探头端面的清洁。 如果窗户脏了，会影响测试结果。
(2) 在打开拉曼光谱仪之前印度物理学家，请打开拉曼探头的盖子，并且不要将探头指向人。
(3)使用拉曼光谱仪时，尽量佩戴防护眼镜。 无论是否佩戴防护眼镜，都禁止直视打开的拉曼探头。
(4)不要太快、太频繁地操作软件。 例如扫描背景时，1-2秒后点击运行按钮。
(5) 如果需要在激光器常亮模式下进行定制测量，请固定好探头以免发生意外，并尽量避免激光器处于常亮状态。
(6)在数据处理操作中，必须强调，在验证和分析样品时，也应激发含量相近的标准钢，以证明仪器工作正常。 材料的选择和选择必须谨慎，必须考虑很多因素，如铁值的变化、其他元素的变化、铝的插入量、令人兴奋的斑点、令人兴奋的声音等。有时需要重新研磨样品进行分析验证，有时需要重新研磨样品进行分析验证。 次来验证。 分析数据时，以标准钢的含量为标准，以对照标准钢的正负偏差为标准。 每次更换新的氩气后，必须重新标准化工作曲线。 当瓶内压力降至15个大气压时，需要更换新的氩气； 如果工作中发现激发点为白点，则应更换另一瓶。 新氩。
(7)拉曼光谱仪使用完毕后，盖上拉曼探头的保护盖并妥善保存。
（8）拉曼光谱仪使用完毕后，先关闭激光器，断开光谱仪，关闭软件，让冷却风扇再吹1-2分钟，然后关闭主电源。
06 “拉曼光谱仪”的使用原理
以某品牌拉曼光谱仪为例
使用拉曼光谱仪时，对环境有一定的要求。 它不应该在潮湿的环境或过高的温度下工作。 这样做的原因是为了避免各种磁场的干扰，使仪器能够以更精确的精度进行检测。 因此，大家在工作时要注意环境的适宜性。 很多时候，仪器测试不合格与环境有很大关系。
拉曼光谱仪对操作人员也有一定的要求。 样品测试前，必须邀请仪器制造商的技术人员进行现场演示，并对技术人员进行培训后方可操作。 由于该仪器是检测元素的，所以必须拿出来进行检查。 因此，技术人员也需要保护自己免受辐射。
对于测试的样品也有一些小要求。 被测物体的表面必须光滑、清洁，以避免其他元件的干扰。 如果被测物体的表面被油污或重金属污染，则检测结果的准确性就不会那么好。 高，所有的仪器都不是万能的。
如果长时间不使用拉曼光谱仪，请关闭主电源开关，拔下主机插头，并将室外机用包装包裹起来，防止灰尘进入。 并用中性清洁剂清洗空调过滤网。
使用仪器时应严格按照操作规程进行操作。 遇到故障时，客户应首先咨询售后服务。 客户在将仪器返回维修中心之前，应仔细检查机器是否有物理损坏。
07“拉曼光谱仪”常见品牌
至此，相信您对拉曼光谱仪已经有了深入的了解。 目前有哪些品牌的拉曼光谱仪？ 哪些最受关注？ （按品牌缩写字母顺序排列）
A.奥普天成
产品：
奥普天成超微型拉曼光谱仪、奥普天成科研级共焦显微镜拉曼光谱仪等。
▲ 奥普天成超微型拉曼光谱仪
B. 比达科技
产品：
QTRam™ 便携式拉曼用于药物成分含量均匀性分析
STRam®透射拉曼光谱仪等
▲ QTRam™ 便携式拉曼用于药物成分含量均匀性分析
C·布鲁克
产品：
布鲁克 BRAVO 手持式便携式拉曼光谱仪
II共焦拉曼显微镜等
▲ BRAVO 手持便携式拉曼
D. 港岛东
产品：
港东科技LRS-2/3激光拉曼光谱仪
港东科技LRS-5共焦显微镜拉曼光谱仪等
▲ 港东科技LRS-2/3激光拉曼光谱仪
E、科学仪器事业部
产品：
高速高分辨率共焦拉曼光谱仪
2021年度先锋首选仪器↑↑↑
PLUS超快拉曼成像光谱仪等
▲ 高速高分辨率显微共焦拉曼光谱仪
F. 取证技术
产品：
法医技术手持式物质识别仪
鉴定技术在线拉曼分析仪等
▲ 鉴定技术在线拉曼分析仪
健智仪器
产品：
建志SERDS-BASE便携式差分拉曼光谱仪
建智Easy-Raman手持式拉曼光谱仪等
▲ 建智SERDS-BASE便携式差分拉曼光谱仪
H·雷尼绍
产品：
inVia拉曼显微镜
inVia显微拉曼光谱仪等
▲ inVia 拉曼显微镜
I·普拉雷斯
产品：
小熊之星-R910手持式拉曼检测仪
Libra Star系列-P80拉曼一体化多功能检测仪等
▲ 小熊之星-R910手持式拉曼检测仪
J·普什·纳米
产品：
手持式毒物和危险化学品拉曼光谱仪
普世纳米小型科研便携式显微镜拉曼光谱仪等
▲ 科普知识Pers-手持式毒物危化品拉曼光谱仪
K.如海光电
产品：
如海光电便携式拉曼光谱仪
如海光电手持式拉曼光谱仪-830等
▲如海光电便携式拉曼光谱仪
L·万特姆
产品：
万通 Mira DS 手持式拉曼光谱仪
万通Mira P手持式拉曼光谱仪等
▲ Mira DS 手持式拉曼光谱仪
M·赛默飞世尔
产品：
DXR™3xi 拉曼成像显微镜
手持式拉曼光谱仪RM等
▲ DXR™3xi 显微拉曼成像光谱仪
N.WITec
产品：
WITec R 快速拉曼成像光谱仪
WITec拉曼成像光谱仪等
▲ WITec R 快速拉曼成像光谱仪
卓立汉光
产品：
便携式手持式拉曼光谱仪 Edge
RTS2共焦拉曼光谱系统等
▲RTS2共焦拉曼光谱系统
本文所介绍的品牌由仪器信息网的仪器购物指南提供。
大数据综合计算（品牌指数、3i指数等）
最终解释权归仪器信息网所有
08神秘的“复活节彩蛋”
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