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拉曼光譜

簡介：

拉曼光譜是一種用來獲取大量化學信息的分析手段。這項技術通過檢測樣品的振動能級，尤其適合于（生）化體系的分子識別，也能夠通過控制樣品所處的環境參數，例如溫度來獲得分子間相互作用的信息。拉曼光譜實驗系統容易搭建，因此可以將其與顯微鏡技術結合進行化學對比成像。

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應用描述測量策略產品優勢相關產品

應用描述

相關產品： MFLI， HF2LI， UHFLI， UHF-BOX

拉曼光譜基于樣品的非彈性散射光。入射光將樣品分子激發到虛態，隨后從虛態衰變的過程中輻射出散射光。如果分子輻射后的終態與初始態不同，那么散射光的波長就相對入射光發生了偏移。偏移可能是正向或者反向的，即斯托克斯偏移或者反斯托克斯偏移，波長的偏移量即可以直接表示為激發前后的能級差。當拉曼光譜與互補吸收以及光致發光技術一起使用時，就可以用來全面表征樣品的微觀性質，也可以監測指定的拉曼帶寬的強度來觀察樣品經歷的動力學過程。

測量策略

非彈性散射光的強度通常比彈性散射光的強度低幾個數量級，測量這個微弱的信號就成為了進行拉曼光譜實驗時最主要的挑戰。為了克服這個困難，通常使用激光來激發樣品，激光激發可以精確的測定波長偏移量以及強度。在探測信號之前，還需要一個光學濾波裝置用來濾去占信號強度大部分的彈性散射光（即非波長偏移部分）同時選擇通過非彈性散射部分。而 Zurich Instruments 的鎖相放大器在拉曼光譜裝置的發射端和接收端之間建立了一座橋梁。

三種常用測量策略

① 調制轉移光譜

鎖相檢測技術可以用于檢測明亮背景下的微弱信號。這需要使用光學調制器對于入射光進行幅值、頻率、或者相位調制。調制后的信號將被鎖相放大器提取從背景中分離出來。

優勢

能夠分辨出淹沒在噪聲或者熒光背景中的拉曼特征。

② 非線性泵浦-探測成像

利用泵浦-探測技術，可以通過相干探測的方法檢測振動能級的激發（例如正斯托克斯偏移）。通過脈沖時序控制與光學鎖相測量是觸發這個多光子過程的關鍵。受激拉曼散射（SRS）和相干反斯托克斯散射（CARS）也屬于這個類別。

通過調制激光光束，鎖相檢測技術能夠得到受激拉曼增益或者受激拉曼衰減系數。Boxcar平均器作為選件，可以用來捕捉信號中的短脈沖并且屏蔽掉和未被調制的激光噪聲。

優勢

高信噪比可以還原快速物理過程，短至催化劑反應，長至視頻幀率時間尺度。

③ 掃描近場光學顯微術（SNOM）

由于近場效應，將金屬針尖十分靠近樣品表面可以提高拉曼散射的效率。另外成像分辨率取決于針尖半徑，可以低至10 納米，遠低于衍射極限。這種策略也可以用于針尖增強拉曼光譜，鎖相環選件(PLL) 可以保持針尖諧振頻率處于最大靈敏度位置。

優勢

高空間分辨率，因此可以用于高化學對比度的納米尺度成像。

產品優勢

UHFLI 600 MHz 鎖相放大器

━ 2個獨立鎖相單元，每個鎖相單元配置 4 個獨立諧波檢測模塊

━ DC - 600 MHz 頻率范圍，12 位高分辨率 65k 采樣點示波器

━ 30 ns 的短解調時間常數，解調帶寬超過 5 MHz

━ API 支持 Python, MATLAB, LabVIEW, C, .NET

選擇Zurich Instruments的優勢

━ 以上所有的測量策略都可以用 Zurich Instruments 的鎖相放大器實現。

━ 您可以使用LabOne^?的DAQ模塊配合我們的鎖相放大器與掃描儀同步觸發進行直接成像。另外，集成PID/PLL控制器能夠提供反饋控制閉環，例如穩定激光器。

━ 使用Zurich Instruments的鎖相放大器，您可以進行鎖相檢測或者boxcar平均。事實上，在UHFLI鎖相放大器上，您可以同時進行兩種測量策略并對其進行比較。而對于低重復頻率并且預算有限的情況，HF2LI（50 MHz）或者 MFLI（500 kHz / 5 MHz) 可以作為替代 UHFLI 的選項。

━ 使用UHFLI，您可以達到視頻級別的掃描速度，UHFLI是市面上唯一能夠做到5 MHz帶寬實現亞微秒級別像素停留時間的鎖相放大器。

━ Zurich Instruments 的模擬電路提供多路信號輸入最大限度地抑制周期信號的輸入噪聲，提高信噪比。

━ LabOne的繪圖儀工具可以追蹤信號隨時間的變化，幫助調節光路。

━ 通過USB或者1 GbE的方式快速傳輸數據可以省去額外的數據采集卡。您可以使用LabOne存取或者記錄數據，或者使用 Python，C，MATLAB^?，LabVIEW? 以及 .NET 二次開發的程序記錄數據。

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