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THORLABS拉曼光譜儀CCS200
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產品簡介
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THORLABS拉曼光譜儀CCS200
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THORLABS拉曼光譜儀CCS200
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THORLABS資料
THORLABS中國
產品：Thorlabs激光器，光機械儀器，光纖，光隔離器等
Thorlabs 生產：光隔離器、光學元件、
Thorlabs公司已經成長為光電子社會的一個組成部分。
Thorlabs公司擁有位于世界各地的10個國家的15個實質性的設計和生產設施。
拉曼光譜儀：途徑
拉曼光譜是一種光譜技術，可以檢測經歷了拉曼散射的光子。由于拉曼散射比瑞利散射較弱，因此拉曼光譜儀的一個主要歷史問題是將較弱的拉曼信號從較強的瑞利信號分離。今天，這個問題可以很容易用陷波濾光片或邊通濾光片來解決。類似地，由于CCD光譜儀的出現(xiàn)，記錄拉曼光譜容易了很多。下圖為在Thorlabs構造的一個拉曼光譜儀系統(tǒng)。這個特定的拉曼光譜儀用于780 nm的光，利用TLK-780M可調諧激光器套件將光饋送到錐形放大器中。
在這種側面散射的配置中，激光的偏振設置為相對于桌面垂直(水平偏振光無法水平散射)。樣品(保存在比色皿中)安裝在Thorlabs的CVH100比色皿架中，它使得光可以照射在比色皿的四個面上，對拉曼光譜儀而言非常理想。散射光通過光纖收集，并饋送到Thorlabs的CCS200光譜儀中。右下方給出了用這個780 nm拉曼光譜儀測量的異丙醇的拉曼光譜。
拉曼光譜儀的功率
拉曼測量中功率很重要。拉曼散射不僅弱，而且以1/λ4的比例降低。數(shù)據采集的靈敏度和積分時間隨著功率增大而改善，只要陷波濾光片或邊通濾光片能夠衰減較強的瑞利信號且功率低于裝置的損傷/飽和閾值即可。為解決這個需求，Thorlabs提供幾種輸出功率在幾百毫瓦的785 nm激光二極管封裝，例如LD785-SE400或LD785-SEV300，它們的功率分別為400 mW和300 mW。
拉曼光譜儀的激光源
當利用激光器在樣品中產生拉曼散射時，功率足夠大很重要，從而可改進測量的靈敏度和積分時間。Thorlabs已經在開發(fā)我們的GaAs材料設計和處理能力，從而制造可靠的裝置，同時改善輸出功率和可用波長。
下面概括了可用于拉曼光譜儀的Thorlabs激光源選擇。
基于GaAs的法布里-珀羅和DFB半導體激光二極管
我們基于GaAs的增益芯片和二極管激光器的產品線可改善儀器信號質量，通過加入更高功率的替換元件或針對定制二極管設計新的儀器來實現(xiàn)。傳統(tǒng)上，許多拉曼光譜儀都是圍繞785 nm的芯片制造的。我們提供兩種Ø9 mm TO封裝、波長在785 nm的激光二極管，其中一種是功率為400 mW的二極管(LD785-SE400)，另一種是波長穩(wěn)定的激光二極管(LD785-SEV300)，功率為300 mW。
對于一些應用，可能需要其它波長來平衡1/λ4拉曼信號與特定樣品的背景熒光的依賴性。GaAs材料系統(tǒng)可設計用于產生從630 nm到約1050 nm的波長。在這些情況下，Thorlabs的OEM制造能力能夠開發(fā)出一種解決方案來滿足特定應用
CCS175
CVH100
CV10Q3500
CV10Q700
拉曼光譜：基礎知識
1928年，Krishna和拉曼發(fā)現(xiàn)了拉曼光譜，由此產生了從線性拉曼光譜到相干反斯托克斯拉曼光譜等多種專門的技術，從而證明它是光譜分析的一種強大工具。拉曼光譜的一種應用是測量系統(tǒng)(例如分子)的振動、旋轉和其他低頻模式。
分子產生的拉曼散射是一種非彈性散射，其終和初始能態(tài)不同，導致分子處于不同的量子態(tài)。拉曼散射與瑞利散射相反，后者是一種彈性散射，其終能量狀態(tài)和初始能量狀態(tài)相同(即能量守恒)，且分子保持相同的量子態(tài)。瑞利散射和拉曼散射都取決于分子的極化率：分子的極化率越強，散射截面越大。雖然瑞利散射和拉曼散射都是二階過程，比例為1/λ4，但瑞利散射的散射速率比拉曼散射的散射速率大103倍[1]。一般而言，在拉曼光譜學中，必須提取更強的瑞利信號，因為它幾乎不會提供關于振動模式的相關信息。
由于拉曼光譜要求極化率變化是簡正坐標函數(shù)，因此其中的一個局限在于它不能直接測量偶極子躍遷。鑒于此，拉曼光譜有時與其他技術一起使用，以全面測量分子的振動和旋轉狀態(tài)。例如，在二氧化碳分子中，對于右圖所示的三種振動態(tài)，只有ν1(對稱拉伸)是拉曼激活的。另外兩種振動狀態(tài)(彎曲和反對稱拉伸)是紅外激活的[2]；因此，拉曼光譜和紅外光譜構成了互補性測量。
使用532 nm拉曼光譜儀(下圖)測量丙酮的拉曼光譜，并與公布的結果(上圖)比較。
拉曼散射包含兩個光子過程，首先，入射光子(hνi)被分子吸收，然后分子被激發(fā)到“虛擬”水平(不一定是固定的本征態(tài))。達到虛擬水平之后，分子衰減到激發(fā)態(tài)并發(fā)射“散射”光子(hνs)。通常，分子的初始狀態(tài)是基態(tài)，因此，散射光子的能量小于入射光子的能量。這種能量差異與分子的振動、旋轉或電子能量有關[2]。能量比入射光子更少的散射光子的發(fā)射稱為斯托克斯輻射，而能量比入射光子更多的散射光子的發(fā)射則稱為反斯托克斯輻射。左圖顯示了斯托克斯和反斯托克斯輻射。由于反斯托克斯輻射要求分子在散射之前就已經處于激發(fā)態(tài)，因此反斯托克斯信號的峰值強度低于斯托克斯信號的峰值強度。
右圖顯示了使用Thorlabs的DJ532-40激光二極管測得丙酮的典型拉曼光譜與公布的結果相比較。對于標準的線性拉曼光譜，通過幾次測量獲得關于分子的信息。散射輻射的線寬可能會產生大量關于系統(tǒng)的各種信息。例如，在氣體樣品中，線寬可以表示多普勒寬度、碰撞展寬、自然線寬等。拉曼光譜的極性分析還產生關于各向異性和極化性張量的附加信息。另外，可以從極化分析中提取關于分子取向或振動對稱性的信息。后，拉曼線的強度與初始狀態(tài)下分子的散射截面和密度有關10
將光傳遞到樣品
上述拉曼光譜儀實驗使用Thorlabs的光機械組件、光學元件安裝座和光學元件等許多產品組件構造。該裝置利用我們的SM1透鏡套管和30 mm籠式系統(tǒng)搭建在面包板上。組件利用我們的Ø1/2英寸和Ø1英寸接桿配件和基座來進行安裝。或者，我們的眾多光學導軌產品為搭建用于您實驗的支撐結構提供了另一選擇。除了我們標準的光學元件安裝座產品之外，我們提供低漂移可調反射鏡安裝座來將光學元件安裝到需要長期對準穩(wěn)定性的系統(tǒng)中，尤其是在實驗作業(yè)之間溫度可能循環(huán)的情況。
光學元件
Thorlabs提供很寬范圍的反射鏡，它們可以用于將光引導通過系統(tǒng)。除了我們的平寬帶介質膜和金屬膜反射鏡外，我們也提供凹面和離軸拋物面反射鏡，它們可用于聚焦或準直系統(tǒng)內的光，同時不引入色差。
相比于通過其它機制(比如瑞利散射或從樣品發(fā)射的熒光)產生的光信號，拉曼散射產生一個相對較弱的信號?？梢詾V除不需要的信號的濾波器是拉曼光譜儀系統(tǒng)的重要部分。Thorlabs的優(yōu)質硬膜邊通濾波器和帶通濾波器產品系列提供了一個解決方案。我們的產品線包括長波通濾波器，截止波長在500 nm和1000 nm之間，以及帶通濾波器，中心波長在400 nm和1064 nm之間。
光纖
光纖跳線可以是簡化拉曼光譜儀應用中的光引入或光收集的一種簡便方式。它們有多重纖芯尺寸、接頭類型和線纜長度可供選擇。如果您無法找到適合您應用的光纖跳線，您可以通過我們的定制光纖跳線服務來設計您自定義的光纖跳線。
保護激光器免受背反射
來自裝置中的光學元件的被反射可再次進入激光腔內，這可能造成跳模、振幅調制、頻率偏移或者甚至損壞激光源。光學隔離器是無源磁光器件，它僅允許光在單方向上行進，保護激光源免受被反射或系統(tǒng)中隔離器之后可能出現(xiàn)的其它信號。Thorlabs的光學隔離器可選光纖耦合和自由空間配置，中心波長范圍從紫外光到紅外光。雖然我們的隔離器是從庫存發(fā)貨的，發(fā)貨時間短，但是我們也提供定制隔離器。更多信息或者要求報價，請訪問定制隔離器頁面。
樣品夾持器
使用Thorlabs的CVH100比色皿架將樣品溶液整合到上述拉曼光譜儀中。該比色皿架可與常量與微量比色皿一起使用，且具有四個光端口?？赏ㄟ^裝配在CVH100頂部槽中的濾光片架添加一個濾光片。該比色皿架還帶有光纖轉接件，它包括一個準直透鏡，使輸出光可以光纖耦合到探測器中。
探測
Thorlabs提供CCD光譜儀產品系列，它們可用于記錄拉曼光譜儀裝置產生的光譜。這些小型光譜儀帶SMA接頭的輸入，且附帶一個SMA轉SMA接頭的光纖跳線。每個光譜儀的波長和振幅都經過校正。光譜儀通過一個軟件包進行控制，它包括一個圖形用戶界面和多組驅動器，用于進行數(shù)據采集和分析。
拉曼光譜：基礎知識
1928年，Krishna和拉曼發(fā)現(xiàn)了拉曼光譜，由此產生了從線性拉曼光譜到相干反斯托克斯拉曼光譜等多種專門的技術，從而證明它是光譜分析的一種強大工具。拉曼光譜的一種應用是測量系統(tǒng)(例如分子)的振動、旋轉和其他低頻模式。
分子產生的拉曼散射是一種非彈性散射，其終和初始能態(tài)不同，導致分子處于不同的量子態(tài)。拉曼散射與瑞利散射相反，后者是一種彈性散射，其終能量狀態(tài)和初始能量狀態(tài)相同(即能量守恒)，且分子保持相同的量子態(tài)。瑞利散射和拉曼散射都取決于分子的極化率：分子的極化率越強，散射截面越大。雖然瑞利散射和拉曼散射都是二階過程，比例為1/λ4，但瑞利散射的散射速率比拉曼散射的散射速率大103倍[1]。一般而言，在拉曼光譜學中，必須提取更強的瑞利信號，因為它幾乎不會提供關于振動模式的相關信息。
[Stokes and Anti-Stokes Radiation]
由于拉曼光譜要求極化率變化是簡正坐標函數(shù)，因此其中的一個局限在于它不能直接測量偶極子躍遷。鑒于此，拉曼光譜有時與其他技術一起使用，以全面測量分子的振動和旋轉狀態(tài)。例如，在二氧化碳分子中，對于右圖所示的三種振動態(tài)，只有ν1(對稱拉伸)是拉曼激活的。另外兩種振動狀態(tài)(彎曲和反對稱拉伸)是紅外激活的[2]；因此，拉曼光譜和紅外光譜構成了互補性測量。
[Raman Spectrum for Acetone]
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使用532 nm拉曼光譜儀(下圖)測量丙酮的拉曼光譜，并與公布的結果(上圖)比較。
拉曼散射包含兩個光子過程，首先，入射光子(hνi)被分子吸收，然后分子被激發(fā)到“虛擬”水平(不一定是固定的本征態(tài))。達到虛擬水平之后，分子衰減到激發(fā)態(tài)并發(fā)射“散射”光子(hνs)。通常，分子的初始狀態(tài)是基態(tài)，因此，散射光子的能量小于入射光子的能量。這種能量差異與分子的振動、旋轉或電子能量有關[2]。能量比入射光子更少的散射光子的發(fā)射稱為斯托克斯輻射，而能量比入射光子更多的散射光子的發(fā)射則稱為反斯托克斯輻射。左圖顯示了斯托克斯和反斯托克斯輻射。由于反斯托克斯輻射要求分子在散射之前就已經處于激發(fā)態(tài)，因此反斯托克斯信號的峰值強度低于斯托克斯信號的峰值強度。
右圖顯示了使用Thorlabs的DJ532-40激光二極管測得丙酮的典型拉曼光譜與公布的結果相比較。對于標準的線性拉曼光譜，通過幾次測量獲得關于分子的信息。散射輻射的線寬可能會產生大量關于系統(tǒng)的各種信息。例如，在氣體樣品中，線寬可以表示多普勒寬度、碰撞展寬、自然線寬等。拉曼光譜的極性分析還產生關于各向異性和極化性張量的附加信息。另外，可以從極化分析中提取關于分子取向或振動對稱性的信息。后，拉曼線的強度與初始狀態(tài)下分子的散射截面和密度有關
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THORLABS PAX1000VIS/M 400 - 700 nm
THORLABS PAX1000VIS/M 400 - 700 nm 包含該光偏振態(tài)測量儀在實際使用過程中所必須的其他機械零配件和光學元件
THORLABS AB90D
THORLABS TTL180-A
THORLABS LB1187-B
THORLABS SC10
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