LS RamBo 620


拉曼和光致发光共焦显微光谱仪

综合性分析物理及化学性质


工作原理

拉曼光谱是一种无损、非接触、快速的物理化学分析方法,不需要特殊的样品制备。该方法可用于分析固体、液体、粉状样品、气体、溶液、悬浮液等。测量不需要真空或其他特殊条件,通常在大气环境和室温下可以直接测量得到光谱。

获得的光谱能够提供定性及定量信息:拉曼峰的位置能够指征化合物及其官能团,强度表示其浓度。随着温度或压力的变化,峰的位置变化也提供了重要信息。

拉曼光谱与红外(IR)光谱共称为振动光谱的技术。这两种光谱法研究的分子振动水平相同,但方式不同。

与光学显微镜(包括共焦显微镜)集成的拉曼光谱仪称为“拉曼显微镜”或“拉曼显微光谱仪”,它有许多重要的优点。激发激光聚焦到显微镜物镜焦点,聚焦光斑大小由发射激光波长决定。聚焦区域释放瑞利及拉曼光谱信号,可局部单点测量,也可通过移动聚焦光斑位置,实现整个样品表面不同位置的整体作图。

小口径共焦显微拉曼光谱具有较高的空间分辨率(亚微米级)和三维成像的可能性。针对透明样品可以逐层研究三维研究,样品的每一薄层都可以单独探测,不需要切割制作横截剖面或者破坏样品。

LS RamBo 620配备高精度电动扫描台,并可选配电动扫描振镜,通过样品扫描或激光扫描的方式,实现用于对指定区域或体积的样品进行二维或三维的拉曼光谱阵列扫描。

在拉曼光谱中,可以使用低功率激发激光器,而避免出现加热样品、破坏样品和热辐射所带来的干扰。光谱质量不受大气(包括水的存在)的影响,因此无需在干燥或真空环境下实验。光谱信号可以在不受液体环境影响下,定量分析溶液中的有机化合物等溶剂样品。


应用场景

拉曼共焦显微光谱仪在科学技术中有着广泛的应用。在药剂学中,可以获得片剂表面的化学图像,即各化学成分的可视化分布图,包括深度剖面图和光学切片图。由于典型包装材料所使用的玻璃、聚乙烯和其他透明聚合物具有非常小的拉曼散射截面,因此可以对原材料的质量和真实性进行快速分析,包括在不打开透明包装的情况下进行分析。在化学实验室中,可通过光谱信号实时监测聚合物合成和单体转化(光谱仪配备专用光纤探针,直接控制反应化合物)。

在半导体工业中,可以对硅层进行应力应变扫描,研究杂质和污染物的分布。使用倒置光学显微镜,可以制作细胞的三维光谱图,包括活体测量,以研究脂质、蛋白质和氨基酸等。

在纳米技术中,借助共焦显微镜的亚微米分辨率,拉曼光谱得到了广泛的应用。它可以用来分析纳米管、石墨烯层和其他纳米材料的光谱。在犯罪学中,可以对样品的化学成分进行快速无损分析,例如验证书面文件的真实性。拉曼光谱仪也应用于考古学和艺术史,以确定展品的真实性,并确定艺术颜料、宝石和文物的来源。


设计

LS RamBo 620光谱仪采用模块化结构设计。激发激光器和光学显微镜的配置选项多样,可自动选择和切换不同的激发激光通道,可自动调整光学和机械部件位置,以保证系统的灵活使用并提高效率,解决了大量的科研任务。

可以测量低至100 cm-1的斯托克斯位移(可选配50 cm-1)。单色仪的波长测量误差限值为1Å(光栅600 gr/mm)。

该仪器由LS RamBo软件控制。

光谱仪工作时,可以灵活配置使用各种激光光源(“自由空间”或光纤输入类型)和探测器(多通道或单通道)。


LS RamBo 620光路系统简图
  • L1, L2, L3, L4 - 内置激光器
  • L5 - 外置激光器
  • BE1, BE2, BE3, BE4 - 扩束模组
  • LL1, LL2, LL3, LL4 - 激光线滤光片
  • ND1, ND2 - 衰减片模组
  • SH1, SH2 - 快门
  • BS - 分光器模组(边缘滤波片)
  • A1 - 检偏器
  • P1 - 起偏器
  • HWP - 半波片转盘
  • 1, 2, 3, 4, 5, 13 - 可移动反光镜
  • 10, 11, 12 – 反光镜
  • 6(选配)- 半透半反镜片
  • 7(选配)- 聚焦透镜
  • 8(选配), 14 - 电控反光镜
  • 9(选配)- 狭缝
  • 16 - 共聚焦孔径
  • 17, 19 - 凹面镜
  • 18 - 衍射光栅模组(旋转台可配置3至4面光栅)
  • 20 - 校准用卤素灯
  • 21(选配)- 电控反光镜
  • 22(选配)- 第二路接收器
  • PMT(选配)- 光电倍增管
  • 光路系统简图颜色说明

    入射光源

    样品的散射光

    样品产生的长于入射光波长的散射(斯托克斯散射),用于共聚焦拉曼测量。

    样品产生的小于等于入射光波长的散射(反斯托克斯散射及瑞利散射),由于常温状态下反斯托克斯散射强度可忽略不计,因此我们假设只检测瑞利散射的反射强度,实现激光共焦测量模式。


    LS RamBo 620设备正面内部实物图

    LS RamBo 620设备背面内部实物图

    技术数据

    分光光栅 转盘至多承载四片不同的光栅镜片
    刻线密度选项为150, 300, 600, 1200, 1800, 2400 gr/mm
    激光光源
    数量 至多四路内置激光器及一路外置激光器
    功率 最高100mW
    波长范围 400nm至800nm
    默认偏振选项 线偏光
    光束轮廓 高斯TEM00,单模
    光谱仪共聚焦狭缝宽度 0至2000um可调节,
    步长1um
    边缘滤波片及陷波片 8孔位转轮,
    直径12.5mm或25mm
    扩束模组 可适配各种物镜入光口
    校准用卤素灯 双元素空心阴极灯
    信号接收器 CCD相机
    PMT(选配)
    APD (选配)

    LS RamBo 620核心参数