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近红外拉曼光谱的优点有哪些

更新时间:2023-09-06 点击次数:561
  拉曼光谱由一个波长或频谱组成,它对应于辐照“拉曼活性”材料产生的非弹性(拉曼)光子信号。材料的拉曼辐照通常使用单频激光。由拉曼相互作用产生的拉曼指纹谱可以通过适当的探测器散射和接收的频率来确定。光谱通常被“数字化”,并在进行分析时与参考样品或参考物质光谱进行数字匹配。今天有了许多“商用现货”组件,拉曼光谱和荧光光谱等弱强度效应可以用于许多分析应用。拉曼测量的实验限制之一是光谱仪本身。特别是在拉曼光谱中,携带被分析物所需“信息”的光信号非常微弱,在测量时需要特别注意。
 
  光谱学是研究相互作用强度与波的波长、频率或势能的关系的许多方法中的任何一种。光谱学通常需要产生一个“探测信号”,该信号具有与每个波长或频率替补相对应的频率成分。然而,在拉曼光谱学中,被探测的材料内部产生了多个频率分量,这些频带就是所谓的“拉曼模”。近红外光谱当然是在E/M光谱的近红外区域进行的光谱分析。与光谱的其他区域相比,近红外有几个优点。首先,近红外区域的固态激光源表现理想,特别是通常表现出“时空”相干性,这些源可以“大量生产”。其次,由于近红外表征的势能区能量低于被研究材料的典型键能和电离能,近红外不会在大多数类型的材料中光化学地驱动化学成键。此外,需要注意的是,二氧化硅光纤在近红外光谱中具有最佳的“传输”,而二色滤波器、激光器和探测器在近红外光谱区域都是现成的。最后需要了解的是,非弹性散射,即拉曼散射是一种非常弱的效应。拉曼效应的光学发射“截面”很小。然而使用光学工程方法可以有效地处理小的截面。许多光学系统会有微量的光泄漏,而且几乎所有的系统/材料都会自动荧光。需要有方法来处理这些影响。
 
  拉曼效应的一个具有挑战性的方面是光谱仪或分析工具本身的波长/频率分析部分。许多用于拉曼应用的光谱仪具有非常大的物理尺寸。光谱仪分析段的尺寸非常重要,整个拉曼系统理想地适合在一个小的区域内,并具有足够的信号处理能力来分析光谱。拉曼光谱和自荧光测量是研究临床和生化样品的重要方法。自荧光强度和拉曼强度/效率以及由此产生的光谱特性可能取决于许多因素,包括材料的化学组成、材料环境,还可能取决于材料的压力和温度。
 
  具有“单频”源的近红外光谱仪,通过光纤传输,由光谱仪的分析部分提供的信号携带“信息”。源、探测器和样品承载着“信息”。源(振幅、波长和噪声)和探测器名义上是恒定的,假设样本携带随时间变化的“信息”。源和探测器的“已知”统计变化提供了一个很好的假设。在分析近红外(NIR)拉曼波时,了解信号中的“噪声”是如何映射到被测信号的是很重要的。光信号具有信号/噪声的特征类型。也许任何光谱方法更具挑战性的方面是将感兴趣的信号从源、被研究材料和探测器产生的噪声中分离出来。噪声可以从统计上看作点对点噪声或图像噪声。光信号从光域到电域的转导是有趣的。在拉曼中,移位的特征代表了用于激发的激光器的非弹性频移。虽然在这种情况下,拉曼信号的激发在可见和近可见光谱区域,但在其他光子能量范围内发生了频率偏移。分光学家认为波长的变化或能量的变化可以用频率来描述。

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