1 拉曼光譜測試如何選擇激光器？

在拉曼光譜測試中，激光激發(fā)的選擇是最重要的考慮因素之一。激光器波長的選擇需要考慮拉曼散射強度、空間分辨率、背景熒光、采集時間和拉曼系統(tǒng)的潛在成本等因素的影響。在拉曼光譜中，激光器波長范圍的選擇可從紫外區(qū)到近紅外區(qū)，甚至更遠的區(qū)域。激光器不同的波長范圍各具優(yōu)缺點，而激光波長的選擇很大程度上取決于所研究的樣品。一些樣品可在任意激光波長下進行分析，例如甲苯；但是對于大部分樣品而言，如具有高熒光背景的聚合物，激光器波長的選擇對于獲得高質(zhì)量的拉曼光譜至關(guān)重要。

2 激發(fā)波長對拉曼強度的影響

拉曼散射是一種固有的弱現(xiàn)象，它依賴于樣品中光子-聲子相互作用。拉曼散射強度與λ-4成正比，其中λ表示激光波長。因此，隨著激光波長的增加，拉曼散射強度反之逐漸降低。當(dāng)分別采用紫外激光器和近紅外激光器進行測試，發(fā)現(xiàn)由近紅外激光器獲得的光譜強度降低了約15倍。因此，與近紅外激光器相比，采用紫外波段的激光器和可見波段的激光器采集光譜所累積的時間更短，并可在較低的激光功率下使用。

3 激發(fā)波長對熒光背景的YZ

通常，所獲得的拉曼光譜信息會被高背景熒光所掩蓋。這是由于在測試樣品時，熒光信號比拉曼散射信號更容易產(chǎn)生且信號更強，從而在一定程度上掩蓋了拉曼信號。熒光可能來自于樣品，基材或光學(xué)元件（例如物鏡）。為了避免熒光，可以選擇不同波長的激光器激發(fā)。熒光是一種吸收過程，一般在近紅外區(qū)產(chǎn)生吸收的分子較少。此外，與可見光區(qū)域相比，近紅外區(qū)域產(chǎn)生吸收的分子更少。因此，在拉曼光譜測試中選擇近紅外激光激發(fā)。拉曼光譜儀中常用785nm的激光器，可提供低背景的熒光信號，保持相對較高的拉曼強度。

然而，對于熒光背景較高的樣品（如染料，色素和食用油），采用能量較高的激光器會有打壞樣品的風(fēng)險，可能需要1064nm的激光器進行測試。

300nm以下的深紫外激光同樣能夠YZ熒光背景信號。這是因為拉曼光譜位于更靠近激光瑞利散射線的位置。根據(jù)卡莎規(guī)則可知，熒光傾向出現(xiàn)在比激發(fā)光波長更大的位置上，從而有效地避免了拉曼信號與熒光背景的重疊。但是，與標(biāo)準(zhǔn)的可見光范圍的激光器和近紅外激光器相比，它會增加樣品灼燒和降解的風(fēng)險，并且價格更加昂貴。通常，紫外激光器可用于觀察硅的薄表面層以及生物樣品中的共振拉曼。

4 激光器選擇對樣品的影響

當(dāng)選擇延長曝光時間或使用更高能量的激光器進行測試時，會增加樣品損壞的風(fēng)險。因為紫外激光器比可見光激光器的能量高，使得每個光子的輸出能量更強，從而會增加樣品損壞的幾率。這種損壞可視為樣品的灼燒，它會改變樣品之間的相互作用，進而改變拉曼光譜。

近紅外激光器（如1064nm激光器）與可見光激光器相比，同樣會增加樣品被打壞的風(fēng)險。這是因為這些激光器具有較高的功率，并且由于在較高波長下的拉曼散射信號較弱，因此測試時通常需要延長曝光時間，但這也同時增加了激光打壞樣品的幾率。在這種情形下，雖然可以選擇降低激光功率，但會使得信噪比降低。

因此，保護樣品不被激光器打壞的安全激發(fā)區(qū)域為可見區(qū)。為了避免樣品在測試過程中出現(xiàn)損傷，可以優(yōu)先選擇可見區(qū)的激光器激發(fā)或減少曝光時間。

5 激光器的選擇對拉曼系統(tǒng)的影響

拉曼系統(tǒng)測試中常用的是785nm激光器。這主要是綜合考慮拉曼散射強度和熒光YZ之間的影響。此外，拉曼系統(tǒng)通常還可配置激發(fā)波長為可見光范圍的激光器，通常是532nm激光器。當(dāng)使用紫外區(qū)和近紅外區(qū)的激光器時，需要考慮系統(tǒng)的配置問題。這些配置的調(diào)整可能會增加拉曼系統(tǒng)的成本，并會影響光譜的質(zhì)量。

典型的拉曼系統(tǒng)使用硅基CCD探測器，量子效率從800nm開始迅速下降，并在1000nm以上時失效。因此，當(dāng)使用1064nm激光器時，需要配置InGaAs探測器完成測試。拉曼系統(tǒng)拓展光譜測試范圍至紫外區(qū)會增加其成本。紫外激光器的價格比可見光激光器和近紅外激光器更加昂貴，并且尺寸更大，在拉曼系統(tǒng)安裝時需要考慮這一重要因素。