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    遠程拉曼光譜解決方案

    簡要描述:拉曼光譜具有特殊的指紋特性,可以為我們甄別物質本原提供一種解決方案。遠程探測系統可以解決拉曼信號弱而不能遠距離探測的問題。幫助我們獲得較遠距離的拉曼信號

    • 產品型號:
    • 廠商性質:代理商
    • 更新時間:2024-03-12
    • 訪  問  量:713
    詳細介紹
    品牌ZOLIX/卓立漢光應用領域電子,綜合

    遠程拉曼光譜技術

    拉曼光譜技術是用于研究物質結構的分子光譜技術,通過散射光的頻移量來獲得分子振動、轉動情況,從而分析分子的結構、對稱性、電子環境和分子結合情況,是定量和定性分析物質結構的一種強有力的技術手段。


    拉曼光譜分析方法

    拉曼光譜的強度、頻移、線寬、特征峰數目以及退偏度與分子的振動能態、轉動能態、對稱性等緊密相關。



    拉曼光譜的優勢


    近年發展的遠程拉曼光譜探測技術,是根據拉曼散射效應遠距離探測物質的技術,通過技術的發展及應用的拓展,目前已在行星、礦物勘測、遠程爆炸物探測、化學物質泄漏和污染物測量等方面有很高的應用價值。國際目前常用的程拉曼探測系由以下部分組成:激發光源、光路收集模塊、分光模塊、探測模塊、數據采集與分析模塊。
    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。
    目標樣品拉曼信號的收集是遠程拉曼光譜探測的關鍵技術環節,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收集信號。常見技術有卡塞格林望遠鏡和拉曼光纖探頭等。

    在搭配探測器時,跟據激光器的選型可分為CCD 和帶有電子快門的ICCD,連續激光源搭配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,具有很高的應用前景。


    遠程拉曼測試系統
    方案配置與選型
    根據不同的客戶需求,卓立漢光可以提供不同距離拉曼測試系統
    ① 多種收集器可選,適應0mm-1000mm 甚至更遠距離的探測
    ② 連續激光器/ 脈沖激光器可選
    ③ 多種分光光譜儀可選,光柵光譜儀可實現高分辨率,VPH 光譜儀實現高通光量
    ④ 多種探測器可選,背照式深耗盡型光譜CCD 相機和ICCD 可選
    主要參數一覽表:


    拉曼探頭

    激發波長

    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 芯徑激發光纖

    工作距離

    20 ~100 mm

    數值孔徑

    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

    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

    316 不銹鋼

    濾光片效率

    O.D >6

    操作溫度

    0-85 ? C

    最大操作壓力

    15 psi

    光纖配置

    100/100 um 標準配置,其他可選

    接口類型

    FC 或者 SMA

    其他

    可定制

    望遠鏡

    激發波長

    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 標配,其他可選

    樣品端光斑大小

    ~100 um @ 100 um 芯徑激發光纖

    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

    激發波長

    532nm

    532nm

    脈沖能量 / 功率

    290mJ

    100mW

    重復頻率

    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


    最短光學門寬

    < 2ns

    讀出噪聲

    5 e-

    4.5 e-

    門控

    2ns

    響應范圍

    280 – 810nm

    200-1100nm



    典型應用

    行星探測

    中國科學院萬雄老師設計了一款激光誘導擊穿光譜LIBS+ 拉曼系統在火星模擬環境下礦物樣品的綜合檢測能力,采用卡塞格林望遠鏡結構,遠程脈沖拉曼光譜激發,成功檢測了8 種典型礦物質(孔雀石、藍銅礦、雄黃、文石、方解石、硬石膏和石膏等),實驗結果表明,該系統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在礦物與有機質分析方面的獨te能力,使得這一技術非常適用于行星表面探測等任務中。


    材料生長原位監測

    遠程拉曼光譜技術可實現原位監測材料生長過程,如成分含量、結晶度、缺陷量、薄膜生長速率等參數。M. Gnyba 等人設計遠程拉曼光譜技術用于原位監測CVD 制備金剛石膜生長過程,探測距離最高達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、堆疊、缺陷密度和摻雜等參數。M. N. Groot 等人采用顯微遠程拉曼系統分析液態金屬催化CVD 制備大面積石墨烯材料的生長過程,實現了從連續多晶薄膜生長為毫米級無缺陷單晶。
    圖 1370k 下405nm 激發的拉曼光譜圖
    圖 冷卻至室溫后 514nm 激發下的拉曼光譜圖
     

    引用文獻:

    [1] 趙家煒, 馬建樂, 郝銳, 等. 遠程增強拉曼光譜技術及其應用[J]. 光散射學報, 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研究[J]. 光譜學與光譜分析, 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.

     


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