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遠程拉曼測試系統(tǒng)

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更新時間：2024-04-12 08:27:38瀏覽次數(shù)：96次

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北京卓立漢光儀器有限公司

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產(chǎn)品簡介

近年發(fā)展的遠程拉曼光譜探測技術(shù)，是根據(jù)拉曼散射效應(yīng)遠距離探測物質(zhì)的技術(shù)，通過技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用的拓展，目前已在行星、礦物勘測、遠程爆炸物探測、化學(xué)物質(zhì)泄漏和污染物測量等方面有很高的應(yīng)用價值。國際目前常用的程拉曼探測系由以下部分組成：激發(fā)光源、光路收集模塊、分光模塊、探測模塊、數(shù)據(jù)采集與分析模塊。

詳細介紹

產(chǎn)品概述

遠程拉曼光譜技術(shù)

拉曼光譜技術(shù)是用于研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的分子光譜技術(shù)，通過散射光的頻移量來獲得分子振動、轉(zhuǎn)動情況，從而分析分子的結(jié)構(gòu)、對稱性、電子環(huán)境和分子結(jié)合情況，是定量和定性分析物質(zhì)結(jié)構(gòu)的一種強有力的技術(shù)手段。

拉曼光譜分析方法

拉曼光譜的強度、頻移、線寬、特征峰數(shù)目以及退偏度與分子的振動能態(tài)、轉(zhuǎn)動能態(tài)、對稱性等緊密相關(guān)。

拉曼光譜的優(yōu)勢

在激光器的選擇上，高脈沖能量激光器是主流激光器，常見的是可見光波段的激光器，也有少量研究者采用紅外波段和紫外波段。

目標(biāo)樣品拉曼信號的收集是遠程拉曼光譜探測的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，大口徑望遠鏡有助于接收較弱的遠程拉曼回波信號，戶外遠程探測時一般采用望遠系統(tǒng)收集信號。常見技術(shù)有卡塞格林望遠鏡和拉曼光纖探頭等。

在搭配探測器時，跟據(jù)激光器的選型可分為CCD 和帶有電子快門的ICCD，連續(xù)激光源搭配CCD 探測器能滿足較短距離探測需求。高脈沖能量激光器搭配ICCD 探測器，通過對門寬的設(shè)置可以較好地排除背景光和衰減時間長的熒光干擾，具有很高的應(yīng)用前景。

遠程拉曼測試系統(tǒng)
方案配置與選型

根據(jù)不同的客戶需求，卓立漢光可以提供不同距離拉曼測試系統(tǒng)

① 多種收集器可選，適應(yīng)0mm-1000mm 甚至更遠距離的探測

② 連續(xù)激光器/ 脈沖激光器可選

③ 多種分光光譜儀可選，光柵光譜儀可實現(xiàn)高分辨率，VPH 光譜儀實現(xiàn)高通光量

④ 多種探測器可選，背照式深耗盡型光譜CCD 相機和ICCD 可選

主要參數(shù)一覽表：

拉曼探頭

激發(fā)波長	405, 514, 532, 633, 670, 671, 785, 808 nm. 其他可選
光譜范圍	100-4000 cm-1 ( 不同激光器范圍不同 )
焦距	20 mm to 100 mm
樣品端光斑大小	~100 um @ 100 um 芯徑激發(fā)光纖
工作距離	20 ~100 mm
數(shù)值孔徑	0.22 @40 mm 焦距
探頭尺寸	2.25" L x 0.96" W x 0.58" H
探頭材質(zhì)	超硬氧化鋁或者 316 不銹鋼
探頭柄尺寸	1.125” 直徑 x 3.8” 長度
探頭柄材質(zhì)	316 不銹鋼
濾光片效率	O.D >6
操作溫度	0-85 ? C
操作壓力	15 psi
光纖配置	100/100 um 標(biāo)準(zhǔn)配置，其他可選
接口類型	FC 或者 SMA
其他	可定制

望遠鏡

激發(fā)波長	532nm,785nm，其他可定制
光譜范圍	200-4000 cm-1 ( 不同激光器范圍不同 )
焦距	1000mm 標(biāo)配，其他可選
樣品端光斑大小	~100 um @ 100 um 芯徑激發(fā)光纖
激光器接口	FC/APC
光譜儀接口	SMA

激光器

激光器	脈沖激光器	光纖激光器
激發(fā)波長	532nm	532nm
脈沖能量 / 功率	290mJ	100mW
重復(fù)頻率	10Hz	CW
線寬	< 0.005 cm-1	＜ 0.00001nm

光譜儀

類型	C-T 式影像校正光譜儀	VPH 光譜儀
焦距	320mm 焦距	85mm 焦距
通光孔徑	F/4.2	F/1.8
光譜范圍	200-1100nm	532-680nm
光譜分辨率	優(yōu)于 2cm-1 @1800 刻線光柵	5cm-1 @1800 刻線光柵

探測器

類型	ICCD	CCD
有效像素	1024*1024	2000 x 256
像元尺寸	13um*13um	15 x 15 µm
有效探測面尺寸 (18mm MCP）	13.3mm*13.3mm
最短光學(xué)門寬	＜ 2ns	無
讀出噪聲	5 e-	4.5 e-
門控	2ns	無
響應(yīng)范圍	280 – 810nm	200-1100nm

典型應(yīng)用

行星探測

萬雄老師設(shè)計了一款激光誘導(dǎo)擊穿光譜LIBS+ 拉曼系統(tǒng)在火星模擬環(huán)境下礦物樣品的綜合檢測能力，采用卡塞格林望遠鏡結(jié)構(gòu)，遠程脈沖拉曼光譜激發(fā)，成功檢測了8 種典型礦物質(zhì)（孔雀石、藍銅礦、雄黃、文石、方解石、硬石膏和石膏等），實驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)可以在火星條件下有效分析礦物種類和成分。

放射性核污染物檢測

遠程拉曼探測模塊搭載在無人遙控車，搭配成空間外差拉曼光譜儀可以有效識別1m 處的放射性危險物品。

礦物勘探

遠程拉曼光譜探測技術(shù)在礦物與有機質(zhì)分析方面的能力，使得這一技術(shù)非常適用于行星表面探測等任務(wù)中。

材料生長原位監(jiān)測

遠程拉曼光譜技術(shù)可實現(xiàn)原位監(jiān)測材料生長過程，如成分含量、結(jié)晶度、缺陷量、薄膜生長速率等參數(shù)。M. Gnyba 等人設(shè)計遠程拉曼光譜技術(shù)用于原位監(jiān)測CVD 制備金剛石膜生長過程，探測距離達197mm，文中采用的工作距離為20cm。

圖單晶金剛石拉曼光譜

圖金剛石薄膜拉曼光譜

遠程拉曼光譜可用于材料生長過程中層數(shù)、堆疊、缺陷密度和摻雜等參數(shù)。M. N. Groot 等人采用顯微遠程拉曼系統(tǒng)分析液態(tài)金屬催化CVD 制備大面積石墨烯材料的生長過程，實現(xiàn)了從連續(xù)多晶薄膜生長為毫米級無缺陷單晶。

圖 1370k 下405nm 激發(fā)的拉曼光譜圖

圖冷卻至室溫后 514nm 激發(fā)下的拉曼光譜圖

引用文獻：

[1] 趙家煒, 馬建樂, 郝銳, 等. 遠程增強拉曼光譜技術(shù)及其應(yīng)用[J]. 光散射學(xué)報, 2021.

[2] 袁汝俊, 萬雄, 王泓鵬. 基于遠程 LIBS-Raman 光譜的火星礦物成分分析方法研究[J]. 光譜學(xué)與光譜分析, 2021, 41(4): 1265.

[3] Foster M, Wharton M, Brooks W, et al. Remote sensing of chemical agents within nuclear facilities using Raman spectroscopy[J].

Journal of Raman spectroscopy, 2020, 51(12): 2543-2551.

[4] 胡廣驍, 熊偉, 羅海燕, 等. 用于遠程探測的空間外差拉曼光譜技術(shù)研究[J]. 光譜學(xué)與光譜分析, 2016, 36(12): 3951-3957.

[5] Sharma S K, Angel S M, Ghosh M, et al. Remote pulsed laser Raman spectroscopy system for mineral analysis on planetary surfacesto 66 meters[J]. Applied Spectroscopy, 2002, 56(6): 699-705.

[6] Gnyba M, Kozanecki M, Wroczyński P, et al. Long-working-distance Raman system for monitoring of uPA ECR CVD process of thin diamond/DLC layers growth[J]. Photonics Letters of Poland, 2009, 1(2): 76-78.

[7] Jankowski M, Saedi M, La Porta F, et al. Real-time multiscale monitoring and tailoring of graphene growth on liquid copper[J]. ACS nano, 2021, 15(6): 9638-9648.

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集光譜儀拉曼光譜儀