拉曼-荧光光谱仪是一种结合了拉曼光谱与荧光光谱技术的分析仪器,广泛应用于化学、材料科学、生物医学以及环境监测等领域。通过对物质的分子振动和电子能级跃迁进行光谱分析,能够提供丰富的化学和结构信息,为科学研究和工业应用提供有力的支持。

拉曼-荧光光谱仪的关键部分:
1.激光光源
激光作为激发光源,常用波长有532nm、633nm、785nm等,波长的选择影响拉曼和荧光信号的强弱和背景噪声。较长波长(近红外)激光能减少荧光干扰,提高拉曼信号的信噪比。
2.光学系统
包括光路设计、滤光片、透镜和光纤等,用于引导激光照射样品和收集散射光。滤光片用于滤除激光本身的强光,确保拉曼散射光或荧光发射光能够被检测到。
3.样品室
样品室设计需兼顾光路稳定性和样品多样性,支持固体、液体、气体样品的测量。某些设备配备显微镜模块,实现微区拉曼和荧光成像。
4.光谱检测器
通常使用高灵敏度的CCD(电荷耦合器件)探测器,能够捕获微弱的拉曼散射和荧光信号。检测器结合光栅分光器,将光信号分解成不同波长,形成光谱图。
5.数据处理系统
仪器配备专用软件,进行光谱采集、信号处理、谱图解析和定量分析。软件通常支持背景扣除、峰值拟合、多峰分解和数据库比对等功能。
优势:
1.高灵敏度与高选择性:拉曼光谱对分子结构具有的“指纹”识别能力,荧光光谱对特定荧光分子敏感,二者结合能实现更全面的物质鉴别。
2.非破坏性检测:光谱测量通常无需破坏样品,适用于珍贵或不可重复样品分析。
3.快速实时分析:激光激发和电子探测实现快速数据采集,适合在线监测和现场检测。
4.多样品适应性:可测固体、液体和气体,涵盖材料科学、环境监测、食品安全、生物医学等多个领域。
拉曼-荧光光谱仪的应用领域:
1.化学和材料科学
被广泛用于材料结构分析、新材料研发、催化剂研究等。比如通过拉曼谱确认碳纳米材料的晶格缺陷,荧光谱检测掺杂元素或缺陷态。
2.生物医学领域
在细胞和组织的无损检测中,能够鉴别细胞成分、识别肿瘤病变、监测药物分布。例如,利用荧光标记物结合拉曼探针,实现癌细胞的高灵敏检测和定位。
3.环境监测
对水质、空气中有害物质进行实时监测。拉曼光谱对污染物的化学组分进行识别,荧光技术用于检测生物指示物及污染物的浓度。
4.食品安全与考古
食品中的添加剂、污染物以及真伪鉴定依赖于拉曼-荧光联合技术。考古中利用非破坏性检测分析文物材料,揭示其成分和制作工艺。