1. 模塊式拉曼系統(tǒng)

模塊式拉曼系統(tǒng)為二次設(shè)備開(kāi)發(fā)以及靈活的實(shí)驗(yàn)架構(gòu)提供了便利。整套系統(tǒng)通常包含有光譜儀，激光器，探頭和采樣支架，配合操作軟件和二次編程工具，用戶可以方便地將拉曼測(cè)試系統(tǒng)集成到自己的設(shè)備中。
下面對(duì)如何選擇各個(gè)組成模塊做一下介紹。

1. 光譜儀

由于拉曼信號(hào)通常極其微弱，拉曼散射大約占總的光散射的百萬(wàn)分之一，因此對(duì)于光譜儀的靈敏度和信噪比的要求會(huì)比較高。我們建議采用進(jìn)口的高性能光纖光譜儀，推薦MAYA2000PRO或者QE65000這兩種型號(hào)。
 

• MAYA2000PRO

 
MAYA2000PRO是一款高性價(jià)比的光纖光譜儀，兼具高靈敏度，高信噪比以及高分辨率。非常適合用于拉曼光譜的測(cè)試，以及二次設(shè)備集成。其探測(cè)器采用的是日本濱松的面陣背照式CCD，在紫外和近紅外區(qū)的量子效率都是大大優(yōu)于普通的線陣CCD，而拉曼測(cè)試大多采用785nm的激發(fā)波長(zhǎng)，通過(guò)配置相應(yīng)的光柵，MAYA2000PRO可以測(cè)試200-4000cm-1的拉曼頻移，分辨率可以達(dá)到8cm-1或者更高，對(duì)于一些常規(guī)的物質(zhì)鑒定和識(shí)別都是足夠的。




MAYA2000PRO的探測(cè)器沒(méi)有包含熱電致冷模塊，不適合用于長(zhǎng)時(shí)間積分的測(cè)量，例如需要長(zhǎng)達(dá)數(shù)分鐘積分時(shí)間的應(yīng)用，但是，在實(shí)際應(yīng)用中，由于MAYA2000PRO的靈敏度很高，以及高信噪比（450:1），所以大部分拉曼光譜的測(cè)試時(shí)間可以在10秒以內(nèi)完成，因此，MAYA2000PRO完全可以勝任大多數(shù)的應(yīng)用場(chǎng)合。
 
左圖，MAYA2000PRO探測(cè)器的量子效率曲線
 
 
 
 
 
 

油品的拉曼圖譜，用MAYA2000PRO測(cè)試，積分時(shí)間500ms，785nm，300mW激光
 
以下是MAYA2000PRO的規(guī)格參數(shù)，
標(biāo)準(zhǔn)配置50um狹縫，拉曼頻移范圍200-4000波數(shù)，分辨率~10波數(shù)
 

探測(cè)器
型號(hào):	Hamamatsu S10420
構(gòu)造:	背照式, 2D
熱電致冷:	無(wú)
像素?cái)?shù):	全部像素: 2068X70 有效像素: 2048x64
像素尺寸:	14 µm 平方
探測(cè)器有效范圍(mm):	28.672 水平 0.896 垂直
阱深:	200Ke-
峰值量子效率:	75%
QE @ 250 nm:	65%
光譜儀
積分時(shí)間:	6 ms - 5 秒
A/D 轉(zhuǎn)換:	16 bit 500 kHz
動(dòng)態(tài)范圍:	12000:1
信噪比:	450:1
非線性偏差:	~4.0%
校正后非線性:	<1.0%
靈敏度:	~0.32 Counts/e-

 
 

• QE65000

跟MAYA2000PRO相比，QE650000主要改進(jìn)是加裝了探測(cè)器的熱電致冷模塊以及更低噪聲的電路系統(tǒng)，因此可以大幅降低電子噪聲，在長(zhǎng)時(shí)間積分的測(cè)試中表現(xiàn)優(yōu)異，可以獲得極高信噪比的圖譜。當(dāng)然，QE65000的成本也會(huì)比MAYA2000PRO高出大約一倍的費(fèi)用。
 
除了拉曼光譜檢測(cè)，QE65000也適合很多其他弱信號(hào)的測(cè)試，例如熒光、DNA測(cè)序、天文學(xué)等。
 
技術(shù)參數(shù)

物理外觀
尺寸	182 mmx 110 mm x 47 mm
重量	1.18kg（不包括電源）
檢測(cè)器
探測(cè)器型號(hào)	濱松S7031-1006
檢測(cè)范圍	200-1100 nm
像素	1024 x 58 (總像素1044 x 64)；
像素尺寸	24.576平方微米
像素井深	1000Ke-
靈敏度	~0.065 counts/e-
量子效率	90%峰值; 250 nm處65%
光學(xué)平臺(tái)
設(shè)計(jì)	f/4，交叉對(duì)稱的Czerny-Turner光路
焦距	輸入和輸出均為101.6mm
入射孔徑	5, 10, 25, 50, 100或200 μm寬度的狹縫，或光纖（無(wú)狹縫）
可選的光柵	14種可選光柵，紫外到近紅外
HC1-QE型光柵	紫外到近紅外
可選的OFLV濾光片	OFLV-QE (200-950 nm); OFLV-QE-250 (250-1000 nm); OFLV-QE-300 (300-1050 nm); OFLV-QE-350 (350-1100 nm); OFLV-QE-400 (400-1150 nm)
其它濾光片	長(zhǎng)通OF-1系列濾光片
校準(zhǔn)和聚光鏡	標(biāo)配
紫外增強(qiáng)	無(wú)需增強(qiáng)，探測(cè)器本身具有優(yōu)異的紫外響應(yīng)
光纖連接	SMA905型連接器，與0.22孔徑單股光纖相連
光學(xué)特性
波長(zhǎng)范圍	由光柵決定
光學(xué)分辨率	0.14～7.7nm半值全波（FWHM）
信噪比	1000：1（全信號(hào)時(shí)）
A/D轉(zhuǎn)換分辨率	16位
暗噪聲	3 RMS計(jì)數(shù)點(diǎn)
動(dòng)態(tài)范圍	7.5 x 109 （系統(tǒng)），25000：1（單次操作）
積分時(shí)間	8毫秒～15分鐘
雜散光	600nm時(shí)小于0.08％；435nm時(shí)為0.4％
修正后線性度	>99.8％
電子特性
功率消耗	500mA，5V直流（無(wú)熱電冷卻）3A，5V直流（熱電冷卻）
數(shù)據(jù)傳輸速度	掃描到內(nèi)存：USB2.0接口為7ms，USB1.1接口為18ms，串口為300ms
輸入/輸出	10個(gè)集成的用戶可編程的數(shù)字GPIO（通用輸入輸出接口）
模擬通道	無(wú)
自動(dòng)歸零	有
數(shù)據(jù)輸出外接盒兼容性	HR4-BREAKOUT型
觸發(fā)模式	4種
發(fā)送脈沖功能	有
傳送延時(shí)功能	無(wú)
連接器	30針連接器
開(kāi)機(jī)時(shí)間	小于5s
暗電流	25℃下4000e/像素/秒；0℃下200e/像素/秒
電腦連接
操作系統(tǒng)	Windows 98/Me/2000/XP操作系統(tǒng)，帶USB接口的Mac OS X 或Linux操作系統(tǒng)；帶串口的32-bit Windows操作系統(tǒng)
電腦連接	480 Mbps下USB 2.0 ；115.2 K baud下RS-232
外圍設(shè)備	SPI (3現(xiàn))；I2C內(nèi)積分電路
溫度與熱電冷卻
溫度范圍	-15 ℃～50.0℃；無(wú)冷凝現(xiàn)象
定點(diǎn)溫度	軟件控制，定點(diǎn)溫度在環(huán)境溫度40℃以下時(shí)-15℃
穩(wěn)定性	設(shè)置溫度2分鐘之內(nèi)跳動(dòng)不超過(guò)+/-0.1℃

 

1. 激光器

拉曼光譜測(cè)試都需要用到高功率，高穩(wěn)定，窄線寬的激光光源，常用的波長(zhǎng)主要是785nm，532nm。785nm的激光功率一般要求300mW以上，532nm的激光功率在50um以上。線寬也要優(yōu)于0.2nm。在這里，我們主要推薦國(guó)產(chǎn)的SPL系列，以及進(jìn)口的LASER-785-LAB系列。
 
SPL-785系列

 
由于國(guó)內(nèi)的激光器研發(fā)相當(dāng)成熟，產(chǎn)品的性能已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，加上相對(duì)低廉的價(jià)格，SPL系列對(duì)于拉曼應(yīng)用來(lái)說(shuō)，是具有極高性價(jià)比的選擇。
 
得益于先進(jìn)的TEC溫度控制系統(tǒng)，SPL-785具有非常的溫度穩(wěn)定性，能夠在外界溫度變化的環(huán)境中穩(wěn)定地工作。

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
                               典型光譜測(cè)試數(shù)據(jù)
 

技術(shù)指標(biāo)
噪聲:	<1% RMS(10Hz-100MHz)
輸出光纖:	建議105um,0.22 N.A. 標(biāo)準(zhǔn)耦合效率>75% 可以根據(jù)具體需求定制
預(yù)熱時(shí)間:	15分鐘
工作溫度:	-10 °C到45 °C
穩(wěn)定性:	<1% RMS  在8小時(shí)內(nèi)
濕度:	5-95% 無(wú)結(jié)露
激光器壽命:	10,000 小時(shí)
功耗:	3.0 A@ 5 VDC
輸出功率(CW):	可選350mw 或者500mw
峰值波長(zhǎng):	785 +/- 0.5 nm
光譜線寬:	0.2 nm (典型值)
上升時(shí)間:	<500 ms
控制:	TTL 信號(hào)模塊-- 0 到100kHz
接頭:	SMA 905 或者FC (可以定制)
光譜穩(wěn)定性(溫度)	<0.005nm/℃(典型)

 
SPL-532系列
 

技術(shù)指標(biāo)
噪聲:	<1% RMS(10Hz-100MHz)
輸出光纖:	可定制(105um, 0.22N.A default)
預(yù)熱時(shí)間:	15 分鐘
工作溫度:	-10 °C到45 °C
穩(wěn)定性:	<1% RMS in 8 hours
濕度:	5-95% 無(wú)結(jié)露
激光器壽命:	10,000 小時(shí)
功耗:	3.0 A@ 5 VDC
輸出功率(CW):	100mw (典型), 可以達(dá)到120mw
峰值波長(zhǎng):	532 +/- 0.5 nm
光譜線寬:	<0.1 nm
上升時(shí)間:	<500 ms
控制:	TTL 信號(hào)模塊-- 0 to 100 kHz
接頭:	SMA 905 或者FC (可以定制)
光譜穩(wěn)定性(溫度)	<0.005nm/℃(典型)

 
典型光譜測(cè)試數(shù)據(jù)
可以選購(gòu)的型號(hào)

• SPL-785

785 nm 穩(wěn)頻多模激光器，輸出功率300mW，線寬0.2nm，SMA光纖接口

• SPL-785-HP

785 nm 穩(wěn)頻多模激光器，輸出功率500mW，線寬0.2nm，SMA光纖接口

• SPL-785-OEM

OEM型號(hào)，可以為工業(yè)客戶定制接口

• SPL-532    

532nm 穩(wěn)頻多模激光器，輸出功率50mW，線寬0.1nm，SMA光纖接口

• SPL-532-HP

532nm 穩(wěn)頻多模激光器，輸出功率100mW，線寬0.1nm，SMA光纖接口

• SPL-532-OEM

OEM型號(hào)，可以為工業(yè)客戶定制接口
 
LASER-785-LAB系列

LASER-785-LAB系列進(jìn)口激光器具有輸出功率高，窄線寬和光譜穩(wěn)定的特性。激光器內(nèi)置溫度控制器可以將峰值波長(zhǎng)鎖定，不會(huì)受到外界溫度變化的影響(-10 ºC 到+55 ºC)。其邊模抑制比優(yōu)于40 dB，可以獲得極高的信噪比，非常適合拉曼應(yīng)用。同時(shí)該激光器也配有高性能的電子驅(qū)動(dòng)和溫度控制單元。
 
 

                       LASER-785-LAB激光譜線分析圖
 
 

尺寸:	110 mmx 89 mm x 53 mm
重量:	600 克
噪聲:	<0.5% RMS
輸出光纖:	100 µm @ 0.22 NA
預(yù)熱:	15 分鐘
工作溫度:	-10 °Cto 40 °C
穩(wěn)定性:	<3% 峰峰值8 小時(shí)內(nèi)
工作濕度:	5-95% 無(wú)結(jié)露
壽命:	10,000 小時(shí)
功耗:	3.0 A@ 5 VDC
輸出(CW):	>500 mW
峰值波長(zhǎng):	785 +/- 0.3 nm
光譜線寬:	0.2 nm (典型)
上升時(shí)間:	<500 msec
控制:	TTL 信號(hào)模塊-- 0 到100 kHz
接口:	SMA 905

  
可以選購(gòu)的型號(hào)：

• LASER-785-IP-LAB

785 nm 光譜穩(wěn)定多模激光器，輸出功率> 350mW，F(xiàn)C 接口，功率不可調(diào)

• LASER-785-LAB-ADJ

785 nm 光譜穩(wěn)定多模激光器，輸出功率> 350mW，F(xiàn)C 接口，功率可調(diào)

• LASER-785-LAB-ADJ-S

785 nm 光譜穩(wěn)定多模激光器，輸出功率> 350mW，SMA接口，功率可調(diào)
 

1. 拉曼探頭

拉曼探頭是一種集成多種光學(xué)元件的光纖探頭，能夠過(guò)濾掉收集到的激光譜線，提取微弱的拉曼信號(hào)，因此對(duì)制造工藝的要求相當(dāng)高。目前能夠提供商業(yè)化拉曼探頭的品牌主要是美國(guó)的Inphotonics公司，該公司提供全系列的探頭產(chǎn)品，不僅僅可應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室，也可以用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。
 
  RamanProbe^TM
這一款拉曼探頭是Inphotonics的主打產(chǎn)品，體積小巧(4" 長(zhǎng)x 0.5" 直徑)，是非常靈活的實(shí)驗(yàn)室測(cè)量工具。拉曼探頭可以用來(lái)直接測(cè)量固體或者通過(guò)透明的比色皿測(cè)量液體。拉曼探頭需要根據(jù)激光額波長(zhǎng)來(lái)配置，所以請(qǐng)?jiān)谟嗁?gòu)的適合指定相應(yīng)的波長(zhǎng)。
 
的技術(shù)可以對(duì)瑞利散射大幅度衰減10⁸。同時(shí)也消除了探頭內(nèi)部的背景散射，提高了信號(hào)質(zhì)量。RamanProbe 可以完全消除在250 cm^-1 之前的雜光，目前只有Inphotonics的產(chǎn)品可以做到。
 
 

采樣頭	不銹鋼，圓柱形探頭0.5"直徑(12.7 mm) x 4" 長(zhǎng)度(76 mm)，帶有集成光學(xué)元件
光譜范圍	250 - 3900 cm-1 (Stokes)*
激發(fā)波長(zhǎng)	488, 514, 532, 632, 670, 785, 830, 976 nm, 其他波長(zhǎng)需要定制
工作距離	5 mm （標(biāo)準(zhǔn)），可以達(dá)到10 mm （定制）
光纖配置	固定的兩根光纖（105 µm激發(fā)光纖，200 µm 標(biāo)準(zhǔn)收集光纖）以及濾光元件，N.A. 0.22
濾光效率	設(shè)計(jì)可以濾除瑞利譜線和來(lái)自輸入輸出光纖的石英光譜(O.D. > 8 @激光波長(zhǎng))
物理性能	非常結(jié)實(shí)的探頭和光纖，可以承受物理撞擊，可以被加熱到80ºC. 選項(xiàng)：高溫版本可以承受到200ºC
光纖長(zhǎng)度	5 m標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度。(定制: 200 m)
安全措施	發(fā)射指示器（標(biāo)配）Class I  可選配采樣支架
耦合系統(tǒng)	標(biāo)配FC 或者SMA 905 接頭

 
RamanProbe II^TM
RamanProbe II 是專門為浸入式溶液測(cè)量的應(yīng)用開(kāi)發(fā)的拉曼探頭，頭部長(zhǎng)度是8"，外層套管可以拆卸，這些特點(diǎn)使得探頭可以用于真正的原位溶液分析。探頭的焦距可以根據(jù)測(cè)量的溶液類型進(jìn)行調(diào)節(jié)。標(biāo)準(zhǔn)的浸入式套管材料是不銹鋼，帶有一個(gè)藍(lán)寶石窗口。套管拆除后，探頭可以繼續(xù)用于固體和比色皿的測(cè)試。
規(guī)格參數(shù)

采樣頭	不銹鋼圓柱形探頭，帶有外套管，總的直徑5/8" (15.8mm) x 8" (230 mm) 長(zhǎng)度
激發(fā)波長(zhǎng)	514, 532, 632, 670, 785, 830 nm其他波長(zhǎng)需要定制
光譜范圍	250 - 3900 cm-1 (Stokes)*
工作距離	可以根據(jù)測(cè)量溶液的粘稠度來(lái)優(yōu)化
光纖配置	固定的兩根光纖（105 µm激發(fā)光纖，200 µm 標(biāo)準(zhǔn)收集光纖）以及濾光元件，N.A. 0.22
濾光效率	設(shè)計(jì)可以濾除瑞利譜線和來(lái)自輸入輸出光纖的石英光譜(O.D. > 8 @激光波長(zhǎng))
物理性能	探頭部分可以承受溫度200ºC。藍(lán)寶石窗密封在不銹鋼套管內(nèi)，也可以選配石英窗片，適合633 和670 nm激發(fā)
光纖長(zhǎng)度	5 m std. (選配: 200 m)
安全措施	發(fā)射指示器（標(biāo)配）Class I  可選配采樣支架
耦合系統(tǒng)	標(biāo)配FC 或者SMA 905 接頭

 
RPB 實(shí)驗(yàn)室級(jí)探頭
RPB拉曼探頭是一款高性價(jià)比的產(chǎn)品，適合一般的實(shí)驗(yàn)室測(cè)量。
 
 
 
 
 
 
 
 
規(guī)格尺寸

采樣頭	陽(yáng)極鋁探頭, 4.2" x 1.5" x 0.5" (107 x 38 x 12.7 mm ), 配有1.5" 長(zhǎng)度(38 mm) 不銹鋼探棒
拉曼頻移	300 - 3900 cm-1 (Stokes)*
激發(fā)波長(zhǎng)	514, 532, 632, 670, "785" (782-788), 830 nm （激光波長(zhǎng)必須是+/- 1.5 nm 指定波長(zhǎng)，除了785 nm 版本）
工作距離	7.5 mm (std.), 5 or 10 mm 可選
光纖配置	固定的兩根光纖（105 µm激發(fā)光纖，200 µm 標(biāo)準(zhǔn)收集光纖）以及濾光元件，N.A. 0.22
濾光效率	設(shè)計(jì)可以濾除瑞利譜線和來(lái)自輸入輸出光纖的石英光譜(O.D. >6 @激光波長(zhǎng))
物理性能	工作溫度為80ºC
光纖長(zhǎng)度	1.5 m
安全措施	手動(dòng)的快門調(diào)節(jié)激光輸出；Class I 樣品支架可選
耦合系統(tǒng)	標(biāo)配FC 或者SMA 905 接頭

 
 

1. 支架

根據(jù)您的測(cè)量需求，可以提供定制拉曼支架。例如帶有一維調(diào)整的平臺(tái)，或者不同類型比色皿的適配器。
     
 
 
 
 
 
 

1. 附件

HG-1波長(zhǎng)標(biāo)定光源
產(chǎn)品介紹
小巧，低成本的HG-1汞燈適合用于UV-VIS-NIR光譜系統(tǒng)的波長(zhǎng)校準(zhǔn)光源。HG-1能夠發(fā)射汞氬元素的譜線，光譜范圍是253-922 nm，氬元素二級(jí)譜線，光譜范圍可到達(dá)1700nm，可用于快速，可靠的波長(zhǎng)標(biāo)定。HG-1的機(jī)身背面可以找到汞和氬元素的輻射譜線數(shù)據(jù)。
主要特點(diǎn)
HG-1光源通過(guò)光纖和光譜儀連接，進(jìn)行波長(zhǎng)標(biāo)定，通過(guò)EXCEL電子數(shù)據(jù)表或計(jì)算器回歸計(jì)算，得到標(biāo)定系數(shù)。HG-1提供12VDC電源(包括系統(tǒng))或9V電池(不包括)。
 

輸出	汞氬低壓力氣體
光譜范圍	253-1700 nm
尺寸	125.7 x 70 x 25.8
功耗	250 mA at 12 VDC
電源	12 VDC 變壓器(包括) 或 9 VDC 電池(額外)
內(nèi)電壓	30 kHz時(shí)600伏特
燈泡壽命	~ 3,500 小時(shí)(在20 mA)
穩(wěn)定性	~1分鐘
孔徑	3 mm
連接器	SMA 905

 
波長(zhǎng)標(biāo)定附件
PS-HG1-ADP波長(zhǎng)標(biāo)定適配器是一種1-cm尺寸的比色皿形狀的附件，可以安裝到1-cm比色皿支架，通過(guò)光纖連接HG-1。適配器可用于帶有比色皿支架的分光光度計(jì)的波長(zhǎng)標(biāo)定。