喇曼光譜與光譜技術(shù)

1、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系喇曼光譜與光譜技術(shù)喇曼光譜與光譜技術(shù)中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系喇喇 曼曼 效效 應(yīng)應(yīng) 當(dāng)光照射到物質(zhì)上時(shí)會(huì)發(fā)生非彈性散射，散當(dāng)光照射到物質(zhì)上時(shí)會(huì)發(fā)生非彈性散射，散射光中除有與激發(fā)光波長(zhǎng)相同的彈性成分（瑞利射光中除有與激發(fā)光波長(zhǎng)相同的彈性成分（瑞利散射）外，還有比激發(fā)光波長(zhǎng)長(zhǎng)的和短的成分，散射）外，還有比激發(fā)光波長(zhǎng)長(zhǎng)的和短的成分，后一現(xiàn)象統(tǒng)稱(chēng)為喇曼效應(yīng)。由分子振動(dòng)、固體中后一現(xiàn)象統(tǒng)稱(chēng)為喇曼效應(yīng)。由分子振動(dòng)、固體中的光學(xué)聲子等元激發(fā)與激發(fā)光相互作用產(chǎn)生的非的光學(xué)聲子等元激發(fā)與激發(fā)光相互作用產(chǎn)生的非彈性散射稱(chēng)為喇曼散射，一般把瑞利散射和喇

2、曼彈性散射稱(chēng)為喇曼散射，一般把瑞利散射和喇曼散射合起來(lái)所形成的光譜稱(chēng)為喇曼光譜。由于喇散射合起來(lái)所形成的光譜稱(chēng)為喇曼光譜。由于喇曼散射非常弱，所以一直到曼散射非常弱，所以一直到19281928年才被印度物理年才被印度物理學(xué)家喇曼等所發(fā)現(xiàn)。學(xué)家喇曼等所發(fā)現(xiàn)。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系他們?cè)谟霉療舻膯紊鈦?lái)照射某些液體他們?cè)谟霉療舻膯紊鈦?lái)照射某些液體時(shí)，在液體的散射光中觀測(cè)到了頻率低時(shí)，在液體的散射光中觀測(cè)到了頻率低于入射光頻率的新譜線。在喇曼等人宣于入射光頻率的新譜線。在喇曼等人宣布了他們的發(fā)現(xiàn)的幾個(gè)月后，蘇聯(lián)物理布了他們的發(fā)現(xiàn)的幾個(gè)月后，蘇聯(lián)物理學(xué)家蘭德斯別爾格等也獨(dú)立地報(bào)

3、道了晶學(xué)家蘭德斯別爾格等也獨(dú)立地報(bào)道了晶體中的這種效應(yīng)的存在。體中的這種效應(yīng)的存在。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系The Nobel Prize in Physics 1930 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系 Material checks: anorganic and organic contaminations, stress Corrosions products: identification of different oxides Carbon diamond - CV

4、D and natural amorphous carbon carbon fibres Adsorbates on catalysts and electrode surfaces Forensic detection & identification of drugs, explosives, fabrics etc. Mineralogy and Gemmology characterisation inclusions purity Art identification of materials and paintings, (restauration!) 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理

5、系中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系 設(shè)散射物分子原來(lái)處于基電子態(tài)，振動(dòng)能級(jí)如設(shè)散射物分子原來(lái)處于基電子態(tài)，振動(dòng)能級(jí)如圖所示。當(dāng)受到入射光照射時(shí)，激發(fā)光與此分子的圖所示。當(dāng)受到入射光照射時(shí)，激發(fā)光與此分子的作用引起的極化可以看作為虛的吸收，表述為電子作用引起的極化可以看作為虛的吸收，表述為電子躍遷到虛態(tài)（躍遷到虛態(tài)（Virtual stateVirtual state），虛能級(jí)上的電子），虛能級(jí)上的電子立即躍遷到下能級(jí)而發(fā)光，即為散射光。設(shè)仍回到立即躍遷到下能級(jí)而發(fā)光，即為散射光。設(shè)仍回到初始的電子態(tài)，則有如圖所示的三種情況。因而散初始的電子態(tài)，則有如圖所示的三

6、種情況。因而散射光中既有與入射光頻率相同的譜線，也有與入射射光中既有與入射光頻率相同的譜線，也有與入射光頻率不同的譜線，前者稱(chēng)為瑞利線，后者稱(chēng)為喇光頻率不同的譜線，前者稱(chēng)為瑞利線，后者稱(chēng)為喇曼線。在喇曼線中，又把頻率小于入射光頻率的譜曼線。在喇曼線中，又把頻率小于入射光頻率的譜線稱(chēng)為斯托克斯線，而把頻率大于入射光頻率的譜線稱(chēng)為斯托克斯線，而把頻率大于入射光頻率的譜線稱(chēng)為反斯托克斯線。線稱(chēng)為反斯托克斯線。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系(from Larry G. Anderson, University of Colorado at Denver, US)瑞利線與喇曼線的波數(shù)差稱(chēng)為

7、喇曼位移，因此瑞利線與喇曼線的波數(shù)差稱(chēng)為喇曼位移，因此喇曼位移是分子振動(dòng)能級(jí)的直接量度。下圖給喇曼位移是分子振動(dòng)能級(jí)的直接量度。下圖給出的是一個(gè)喇曼光譜的示意圖出的是一個(gè)喇曼光譜的示意圖。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系 請(qǐng)注意：請(qǐng)注意：1). 1). 在示意圖中斯托克斯線和反斯在示意圖中斯托克斯線和反斯托克斯線對(duì)稱(chēng)地分布于瑞利線的兩側(cè)，這是由于托克斯線對(duì)稱(chēng)地分布于瑞利線的兩側(cè)，這是由于在上述兩種情況下分別相應(yīng)于得到或失去了一個(gè)在上述兩種情況下分別相應(yīng)于得到或失去了一個(gè)振動(dòng)量子的能量。振動(dòng)量子的能量。2). 2). 反斯托克斯線的強(qiáng)度遠(yuǎn)小反斯托克斯線的強(qiáng)度遠(yuǎn)小于斯托克斯線的強(qiáng)度，這

8、是由于于斯托克斯線的強(qiáng)度，這是由于BoltzmannBoltzmann分布，分布，處于振動(dòng)基態(tài)上的粒子數(shù)遠(yuǎn)大于處于振動(dòng)激發(fā)態(tài)處于振動(dòng)基態(tài)上的粒子數(shù)遠(yuǎn)大于處于振動(dòng)激發(fā)態(tài)上的粒子數(shù)。實(shí)際上，反斯托克斯線與斯托克斯上的粒子數(shù)。實(shí)際上，反斯托克斯線與斯托克斯線的強(qiáng)度比滿(mǎn)足公式：線的強(qiáng)度比滿(mǎn)足公式： kThiiStokesStokesAntieII4)(中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系其中其中 是激發(fā)光的頻率，是激發(fā)光的頻率， i i是振動(dòng)頻率，是振動(dòng)頻率，h h是是PlanckPlanck常數(shù)，常數(shù)，k k是是BoltzmannBoltzmann常數(shù)，常數(shù)，T T是絕對(duì)溫度。是絕對(duì)溫度。中

9、國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系2. 喇曼光譜與紅外光譜喇曼光譜與紅外光譜 RamanRaman散射與紅外吸收方法機(jī)理不同，所遵守的散射與紅外吸收方法機(jī)理不同，所遵守的選擇定則也不同。兩種方法可以相互補(bǔ)充，這樣對(duì)分選擇定則也不同。兩種方法可以相互補(bǔ)充，這樣對(duì)分子的問(wèn)題可以更周密的研究。下圖是子的問(wèn)題可以更周密的研究。下圖是Nylon 66Nylon 66的的RamanRaman與紅外光譜圖。與紅外光譜圖。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系3. 喇曼光譜的實(shí)驗(yàn)裝置喇曼光譜的實(shí)驗(yàn)裝置 喇曼分光光度計(jì)有成套的設(shè)備，也可以分部喇曼分光光度

10、計(jì)有成套的設(shè)備，也可以分部件裝配。下圖為譜儀的裝置示意圖，主要有激光件裝配。下圖為譜儀的裝置示意圖，主要有激光光源，外光路系統(tǒng)及樣品裝置，單色儀和探測(cè)記光源，外光路系統(tǒng)及樣品裝置，單色儀和探測(cè)記錄裝置，現(xiàn)分述如下。錄裝置，現(xiàn)分述如下。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系3.1 激光光源激光光源 激光出現(xiàn)以前主要用低壓水銀燈作為光源，目激光出現(xiàn)以前主要用低壓水銀燈作為光源，目前已很少使用。為了激發(fā)喇曼光譜，對(duì)光源最主要前已很少使用。為了激發(fā)喇曼光譜，對(duì)光源最主要的要求是應(yīng)當(dāng)具有相當(dāng)好的單色性，即線寬要窄，的要求是應(yīng)當(dāng)具有相當(dāng)好的單色性，即線寬要

11、窄，并能夠在試樣上給出高輻照度。氣體激光器能滿(mǎn)足并能夠在試樣上給出高輻照度。氣體激光器能滿(mǎn)足這些要求，自準(zhǔn)性能好，并且是平面偏振的。各種這些要求，自準(zhǔn)性能好，并且是平面偏振的。各種氣體激光器可以提供許多條功率水平不同的分立波氣體激光器可以提供許多條功率水平不同的分立波數(shù)的激發(fā)線。最常用的是氬離子激光，波長(zhǎng)為數(shù)的激發(fā)線。最常用的是氬離子激光，波長(zhǎng)為514.5514.5nmnm和和488.0488.0nmnm的譜線最強(qiáng)，單頻輸出功率為的譜線最強(qiáng)，單頻輸出功率為0.20.21 1W W左右。也可以用氦氖激光（左右。也可以用氦氖激光（632.8632.8nmnm，約，約中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系中國(guó)科學(xué)技

12、術(shù)大學(xué)物理系5050mWmW）。）。天津港東的激光喇曼天津港東的激光喇曼/ /熒光光譜儀熒光光譜儀用的用的是倍頻的是倍頻的YVOYVO4 4:Nd:Nd激光，波長(zhǎng)為激光，波長(zhǎng)為532.0532.0nm.nm.通常所謂通常所謂具有一定波長(zhǎng)的激光實(shí)際上是由許多波數(shù)略有差具有一定波長(zhǎng)的激光實(shí)際上是由許多波數(shù)略有差異的縱模組成，這些模的集合構(gòu)成一個(gè)帶的包跡，異的縱模組成，這些模的集合構(gòu)成一個(gè)帶的包跡，其寬度決定這個(gè)激光波數(shù)的觀測(cè)寬度。以氬離子其寬度決定這個(gè)激光波數(shù)的觀測(cè)寬度。以氬離子激光的激光的514.53514.53nmnm（19430cm19430cm-1-1）這條線為例，通常）這條線為例，通常它

13、的線寬為它的線寬為0.150.15cmcm-1-1。如果采用腔內(nèi)選模標(biāo)準(zhǔn)具后，。如果采用腔內(nèi)選模標(biāo)準(zhǔn)具后，線寬變得極窄，可達(dá)線寬變得極窄，可達(dá)0.0010.001cmcm-1-1。此時(shí)，單模輸出。此時(shí)，單模輸出功率約降到多模輸出的二分之一。單模工作的激功率約降到多模輸出的二分之一。單模工作的激光器對(duì)于高分辨光譜研究很重要。光器對(duì)于高分辨光譜研究很重要。 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系 3.2 外光路系統(tǒng)及樣品裝置外光路系統(tǒng)及樣品裝置 激光器之后到單色儀之前為外光路系統(tǒng)和試激光器之后到單色儀之前為外光路系統(tǒng)和試樣裝置，它的作用是為了要在試樣上得到最有樣裝置，它的作用是為了要在試樣上

14、得到最有效的照射，最大限度地收集散射光，還要適合效的照射，最大限度地收集散射光，還要適合于作不同狀態(tài)的試樣在各種不同條件（如高，于作不同狀態(tài)的試樣在各種不同條件（如高，低溫等）下的測(cè)試。低溫等）下的測(cè)試。 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系 由于喇曼散射的效率很低，試樣裝置要能以由于喇曼散射的效率很低，試樣裝置要能以最有效的方式照射樣品和聚集散射光，它的光學(xué)最有效的方式照射樣品和聚集散射光，它的光學(xué)設(shè)計(jì)是非常重要的。通常采用聚焦激光束照射到設(shè)計(jì)是非常重要的。通常采用聚焦激光束照射到試樣上，以提高試樣上的輻照度，產(chǎn)生喇曼散射試樣上，以提高試樣上的輻照度，產(chǎn)生喇曼散射。一般用透鏡。一般用

15、透鏡L L1 1聚焦激光束，使其最集中的區(qū)域聚焦激光束，使其最集中的區(qū)域（束腰處直徑可達(dá)（束腰處直徑可達(dá)1010m m）照射到試樣上，試樣）照射到試樣上，試樣上的輻照度大約可增大一千倍。如功率密度太高上的輻照度大約可增大一千倍。如功率密度太高會(huì)損壞樣品時(shí)，則不用透鏡。透鏡會(huì)損壞樣品時(shí)，則不用透鏡。透鏡L L2 2把樣品上被把樣品上被激光束照明的焦柱部分準(zhǔn)確地成象在單色儀的入激光束照明的焦柱部分準(zhǔn)確地成象在單色儀的入射射中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系狹縫上，以最佳的立體角聚集散射光，并使之與狹縫上，以最佳的立體角聚集散射光，并使之與單色儀

16、的集光立體角相匹配。試樣室內(nèi)的凹面鏡單色儀的集光立體角相匹配。試樣室內(nèi)的凹面鏡M M1 1和和M M2 2是用以提高散射強(qiáng)度的，是用以提高散射強(qiáng)度的，M M1 1把透過(guò)試樣的把透過(guò)試樣的激光束反射回來(lái)多次通過(guò)試樣，以增強(qiáng)激光對(duì)試激光束反射回來(lái)多次通過(guò)試樣，以增強(qiáng)激光對(duì)試樣的激發(fā)效率。對(duì)于透明試樣照射光的強(qiáng)度增大樣的激發(fā)效率。對(duì)于透明試樣照射光的強(qiáng)度增大五倍以上。五倍以上。M M2 2則把反方向的散射光收集起來(lái)反射則把反方向的散射光收集起來(lái)反射回去，可將進(jìn)入單色儀的散射光的立體角增加一回去，可將進(jìn)入單色儀的散射光的立體角增加一倍。在做單晶體的喇曼散射實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于倍。在做單晶體的喇曼散射實(shí)驗(yàn)時(shí)，由

17、于M M1 1和和M M2 2改變了散射的幾何配置，所以不用這兩個(gè)反射鏡改變了散射的幾何配置，所以不用這兩個(gè)反射鏡。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系下圖是下圖是天津港東的激光喇曼天津港東的激光喇曼/ /熒光光譜儀熒光光譜儀的的外光路系統(tǒng)及樣品裝置。外光路系統(tǒng)及樣品裝置。 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系3.3 分光系統(tǒng)分光系統(tǒng) 分光系統(tǒng)是喇曼譜儀的核心部分，它的主要分光系統(tǒng)是喇曼譜儀的核心部分，它的主要作用是把散射光分光并減弱雜散光。分光系統(tǒng)要作用是把散射光分光并減弱雜散光。分光系統(tǒng)要求有高的分辨率和低的雜散光，一般用雙聯(lián)單色求有高的分辨率和低的雜散光，一般用雙聯(lián)單色儀

18、。兩個(gè)單色儀耦合起來(lái)，色散是相加的，可以?xún)x。兩個(gè)單色儀耦合起來(lái)，色散是相加的，可以得到較高的分辨率（約得到較高的分辨率（約1 1cmcm-1-1）。雙聯(lián)單色儀的雜）。雙聯(lián)單色儀的雜散光（在散光（在5050cmcm-1-1處）可以達(dá)到處）可以達(dá)到1010-11-11。為了進(jìn)一步降為了進(jìn)一步降低雜散光，有時(shí)再加一個(gè)聯(lián)動(dòng)的第三單色儀，此低雜散光，有時(shí)再加一個(gè)聯(lián)動(dòng)的第三單色儀，此時(shí)分辨率提高了，但譜線強(qiáng)度也相應(yīng)減弱。時(shí)分辨率提高了，但譜線強(qiáng)度也相應(yīng)減弱。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系3.4 探測(cè)，放大和記錄系統(tǒng)探測(cè)，放大和記錄系統(tǒng) 喇曼光譜儀的探測(cè)器為光電倍增管。用不同波喇曼光譜儀的探測(cè)

19、器為光電倍增管。用不同波長(zhǎng)的激發(fā)光，散射光在不同的光譜區(qū)，要選用合適長(zhǎng)的激發(fā)光，散射光在不同的光譜區(qū)，要選用合適的光譜響應(yīng)的光電倍增管。為了減少其暗電流降低的光譜響應(yīng)的光電倍增管。為了減少其暗電流降低噪聲，以提高信噪比，需用致冷器冷卻光電倍增管噪聲，以提高信噪比，需用致冷器冷卻光電倍增管。處理光電倍增管輸出的電子脈沖的方法有直流放。處理光電倍增管輸出的電子脈沖的方法有直流放大法，交流放大法和光子計(jì)數(shù)法。當(dāng)輸出電流大于大法，交流放大法和光子計(jì)數(shù)法。當(dāng)輸出電流大于1010-9-9A A時(shí)用直流放大器，小于時(shí)用直流放大器，小于1010-10-10A A時(shí)用光子計(jì)數(shù)器時(shí)用光子計(jì)數(shù)器。交流放大法目前已較

20、少采用。交流放大法目前已較少采用。 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系 在直流測(cè)量法中，增大光電倍增管的響應(yīng)時(shí)在直流測(cè)量法中，增大光電倍增管的響應(yīng)時(shí)間，使其倒數(shù)大于光子到達(dá)速率，則與各個(gè)光子對(duì)間，使其倒數(shù)大于光子到達(dá)速率，則與各個(gè)光子對(duì)應(yīng)的脈沖不可分辨，流向光電倍增管的負(fù)載電阻的應(yīng)的脈沖不可分辨，流向光電倍增管的負(fù)載電阻的電流是連續(xù)的，電流的大小與射到光電陰極的光強(qiáng)電流是連續(xù)的，電流的大小與射到光電陰極的光強(qiáng)成正比，經(jīng)過(guò)直流放大后，可用筆式記錄儀記錄。成正比，經(jīng)過(guò)直流放大后，可用筆式記錄儀記錄。 光子計(jì)數(shù)器適合于探測(cè)微弱信號(hào)。它的計(jì)數(shù)范光子計(jì)數(shù)器適合于探測(cè)微弱信號(hào)。它的計(jì)數(shù)范圍為每秒

21、圍為每秒10101 110105 5個(gè)脈沖，相鄰的兩個(gè)脈沖的時(shí)間個(gè)脈沖，相鄰的兩個(gè)脈沖的時(shí)間間隔為間隔為0.10.1s s1010S S，而光電倍增管內(nèi)光電子脈沖，而光電倍增管內(nèi)光電子脈沖形成的時(shí)間為形成的時(shí)間為0.10.11010S S，因此光電倍增管中所產(chǎn)，因此光電倍增管中所產(chǎn)生的電脈沖信號(hào)是分立的。光子計(jì)數(shù)器就是要算出生的電脈沖信號(hào)是分立的。光子計(jì)數(shù)器就是要算出這些脈沖數(shù)目。光電子脈沖和噪聲脈沖在幅度大小這些脈沖數(shù)目。光電子脈沖和噪聲脈沖在幅度大小中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系和分布上都不相同，可以利用幅度甄別器或和分布上都不相同，可以利用幅度甄別器或脈沖高度分析器部分地將

22、二者分開(kāi)，再通過(guò)脈沖高度分析器部分地將二者分開(kāi)，再通過(guò)脈沖成形電路產(chǎn)生等幅等脈寬的脈沖，用電脈沖成形電路產(chǎn)生等幅等脈寬的脈沖，用電子計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，送入計(jì)算機(jī)。光子計(jì)數(shù)法不子計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，送入計(jì)算機(jī)。光子計(jì)數(shù)法不適適用于強(qiáng)光信號(hào)。用于強(qiáng)光信號(hào)。 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系4. 喇曼光譜實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題喇曼光譜實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題 在喇曼光譜實(shí)驗(yàn)中，為了得到高質(zhì)量的譜圖，在喇曼光譜實(shí)驗(yàn)中，為了得到高質(zhì)量的譜圖，除了選用性能優(yōu)異的譜儀外，準(zhǔn)確地使用光譜儀，除了選用性能優(yōu)異的譜儀外，準(zhǔn)確地使用光譜儀，控制和提高儀器分辨率和信噪比是很重要的。控制和提高儀器分辨率和信噪比是很重要的。

23、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系4.1 狹縫狹縫 出射入射和中間狹縫是喇曼光譜儀的重要部出射入射和中間狹縫是喇曼光譜儀的重要部分。入射、出射狹縫的主要功能是控制儀器分辨分。入射、出射狹縫的主要功能是控制儀器分辨率，中間狹縫主要是用來(lái)抑制雜散光。對(duì)于一個(gè)率，中間狹縫主要是用來(lái)抑制雜散光。對(duì)于一個(gè)光譜儀，即使用一絕對(duì)單色光照射狹縫，其出射光譜儀，即使用一絕對(duì)單色光照射狹縫，其出射光也總有一寬度為光也總有一寬度為的光譜分布。這主要是由的光譜分布。這主要是由儀器光柵，光學(xué)系統(tǒng)的象差，零件加工及系統(tǒng)調(diào)儀器光柵，光學(xué)系統(tǒng)的象差，零件加工及系統(tǒng)調(diào)整等因素造成的，并由此決定了儀器的極限分辨整等因素

24、造成的，并由此決定了儀器的極限分辨率。在實(shí)際測(cè)量中，隨著狹縫寬度加大，分辨率率。在實(shí)際測(cè)量中，隨著狹縫寬度加大，分辨率還要線性下降，使譜線展寬。還要線性下降，使譜線展寬。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系4.2 孔徑角的匹配孔徑角的匹配 由于分辨率是光柵寬度的線性函數(shù)，如果收由于分辨率是光柵寬度的線性函數(shù)，如果收集光系統(tǒng)不能照明整個(gè)光柵，則儀器分辨率將集光系統(tǒng)不能照明整個(gè)光柵，則儀器分辨率將會(huì)下降。自己組裝光譜儀系統(tǒng)時(shí)更應(yīng)注意這一會(huì)下降。自己組裝光譜儀系統(tǒng)時(shí)更應(yīng)注意這一點(diǎn)，要使收集散射光的立體角與單色儀的集光點(diǎn)，要使收集散射光的立體角與單色儀的集光立體角相匹配。實(shí)際測(cè)量中也應(yīng)注意把散

25、射光立體角相匹配。實(shí)際測(cè)量中也應(yīng)注意把散射光正確地聚焦到入射狹縫上，否則不但降低了分正確地聚焦到入射狹縫上，否則不但降低了分辨率也影響了信號(hào)靈敏度。辨率也影響了信號(hào)靈敏度。 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系4.3 激發(fā)功率激發(fā)功率 提高激發(fā)光強(qiáng)度或增加縫寬能夠提高信噪比，提高激發(fā)光強(qiáng)度或增加縫寬能夠提高信噪比，但在進(jìn)行低波數(shù)測(cè)量時(shí)這樣做常常會(huì)因增加了雜散但在進(jìn)行低波數(shù)測(cè)量時(shí)這樣做常常會(huì)因增加了雜散光而適得其反。一般應(yīng)首先盡量降低雜散光，例如光而適得其反。一般應(yīng)首先盡量降低雜散光，例如，適當(dāng)減小狹縫寬度，保證儀器光路準(zhǔn)直等；然后，適當(dāng)減小狹縫寬度，保證儀器光路準(zhǔn)直等；然后再考慮用重復(fù)

26、掃描，增加取樣時(shí)間或計(jì)算機(jī)累加平再考慮用重復(fù)掃描，增加取樣時(shí)間或計(jì)算機(jī)累加平均等方法來(lái)消除激光器、光電倍增管及電子學(xué)系統(tǒng)均等方法來(lái)消除激光器、光電倍增管及電子學(xué)系統(tǒng)帶來(lái)的噪聲。帶來(lái)的噪聲。 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系4.4 激發(fā)波長(zhǎng)激發(fā)波長(zhǎng) 激光波長(zhǎng)對(duì)雜散光及信噪比的影響十分顯著，激光波長(zhǎng)對(duì)雜散光及信噪比的影響十分顯著，當(dāng)狹縫寬度不變時(shí)，用氬激光當(dāng)狹縫寬度不變時(shí)，用氬激光514.5514.5nmnm比用比用488.0488.0nmnm波長(zhǎng)激發(fā)樣品，雜散光要小一到二個(gè)數(shù)量級(jí)（波長(zhǎng)激發(fā)樣品，雜散光要小一到二個(gè)數(shù)量級(jí)（100100cmcm-1-1范圍內(nèi)），并且分辨率有所提高。這一方范圍內(nèi)），并且分辨率有所提高。這一方面是由于長(zhǎng)波長(zhǎng)激光對(duì)儀器內(nèi)少量灰塵或試樣中缺面是由于長(zhǎng)波長(zhǎng)激光對(duì)儀器內(nèi)少量灰塵或試樣中缺陷的散射弱；另一方面由于狹縫寬度一樣時(shí)，不同陷的散射弱；另一方面由于狹縫寬度一樣時(shí)，不同波長(zhǎng)的光由出射狹縫出射時(shí)所包含的譜帶寬度不一波長(zhǎng)的光由出射狹縫出射時(shí)所包含的譜帶寬度不一樣。所以一般用長(zhǎng)波長(zhǎng)的激光譜線作為激發(fā)光，對(duì)樣。所以一般用長(zhǎng)波長(zhǎng)的激光譜線作為激發(fā)光，對(duì)獲得高質(zhì)量的譜圖有利。伴隨喇曼光譜出現(xiàn)的光背獲得高質(zhì)量的譜圖有利。伴隨喇曼光譜出現(xiàn)的光背中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系景是一種難