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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(shù)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(huán)境參數(shù)，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(tǒng)容易搭建，因此可以將其與顯微鏡技術(shù)結(jié)合進行化學對比成像。

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應用描述測量策略產(chǎn)品優(yōu)勢相關(guān)產(chǎn)品

應用描述

相關(guān)產(chǎn)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(fā)到虛態(tài)，隨后從虛態(tài)衰變的過程中輻射出散射光。如果分子輻射后的終態(tài)與初始態(tài)不同，那么散射光的波長就相對入射光發(fā)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(fā)前后的能級差。當拉曼光譜與互補吸收以及光致發(fā)光技術(shù)一起使用時，就可以用來全面表征樣品的微觀性質(zhì)，也可以監(jiān)測指定的拉曼帶寬的強度來觀察樣品經(jīng)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(shù)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(zhàn)。為了克服這個困難，通常使用激光來激發(fā)樣品，激光激發(fā)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(fā)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(diào)制轉(zhuǎn)移光譜

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

優(yōu)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(shù)，可以通過相干探測的方法檢測振動能級的激發(fā)（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(fā)這個多光子過程的關(guān)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(diào)制激光光束，鎖相檢測技術(shù)能夠得到受激拉曼增益或者受激拉曼衰減系數(shù)。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(diào)制的激光噪聲。

優(yōu)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(shù)（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(huán)選件(PLL) 可以保持針尖諧振頻率處于最大靈敏度位置。

優(yōu)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(chǎn)品優(yōu)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(diào)時間常數(shù)，解調(diào)帶寬超過 5 MHz

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

選擇Zurich Instruments的優(yōu)勢

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

━ 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(fā)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(huán)，例如穩(wěn)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(xiàn)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(diào)節(jié)光路。

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

相關(guān)產(chǎn)品