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拉曼-吸收光譜儀的構(gòu)造及未來發(fā)展趨勢

更新時間:2025-01-07      點(diǎn)擊次數(shù):508
  拉曼-吸收光譜儀是一種實(shí)驗(yàn)儀器,用于研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和組成。它主要基于原子或分子的振動和旋轉(zhuǎn)引起的光譜變化進(jìn)行分析和測量。原理是建立在拉曼散射和吸收光譜原理的基礎(chǔ)上的。拉曼散射是指入射光與物質(zhì)相互作用后發(fā)生的光子能量的改變而產(chǎn)生的散射現(xiàn)象。而吸收光譜則是指物質(zhì)對不同波長的光吸收的亮度的不同程度。兩種現(xiàn)象在物理機(jī)制上有共性,即物質(zhì)的振動引發(fā)的光譜變化。
  

 

  對于一種物質(zhì),當(dāng)透過它的激光與振動分子作用時,振動分子會因?yàn)榉肿拥能壍?、縮短度等因素而發(fā)生振動,進(jìn)而將光子散射到不同方向。每種分子都只有特定的振動模式,其中的分子振動模式具有特殊的光譜特征,因此可以通過分析散射信號得到分子的信息。
  
  拉曼-吸收光譜儀的構(gòu)造:
  
  1.激光器
  
  激光器通常是關(guān)鍵的組成部分。其中,氬離子激光器可以產(chǎn)生紫外線(UV)輻射,而碳?xì)浠衔?CO2)激光器能夠產(chǎn)生近紅外(NIR)輻射。
  
  2.樣品室
  
  因?yàn)榇蠖鄶?shù)物質(zhì)在常溫下是固體或液體狀態(tài),而氣態(tài)物質(zhì)無法直接被加入到拉曼散射儀中,所以需要用樣品室來放置樣品。
  
  3.光學(xué)器件
  
  光學(xué)器件主要包括鏡片、分光鏡、濾光片等部件。通過它們可以將激光引導(dǎo)到樣品中,同時也將散射出的光引導(dǎo)至探測器中進(jìn)行信號采集。
  
  4.探測器
  
  拉曼散射信號非常微弱,因此需要使用高靈敏度的探測器對散射和吸收光譜進(jìn)行感知、記錄和分析。
  
  5.計(jì)算機(jī)
  
  計(jì)算機(jī)用于控制儀器的操作、收集信號和數(shù)據(jù)處理等。
  
  拉曼-吸收光譜儀應(yīng)用:
  
  1.材料科學(xué)
  
  材料科學(xué)是吸收光譜儀應(yīng)用的重要領(lǐng)域之一。它可以通過對不同材料的反射光譜進(jìn)行分析,推斷出材料的化學(xué)成分和物理性質(zhì)。
  
  2.生物醫(yī)學(xué)
  
  生物醫(yī)學(xué)研究也是吸收光譜儀的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域。例如,可以利用該儀器研究蛋白質(zhì)、DNA核酸等生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能,同時也可以研究生物體內(nèi)的分子濃度等參數(shù)。
  
  3.環(huán)境監(jiān)測
  
  還可以用于環(huán)境監(jiān)測。例如,可以用該儀器檢測空氣中的甲醛、苯等有害氣體濃度。
  
  4.食品安全檢測
  
  吸收光譜儀可用于食品安全檢測,可以通過對食品材料吸收光譜特征分析,判斷是否含有農(nóng)藥、重金屬等有害物質(zhì)。
  
  未來發(fā)展趨勢:
  
  1.小型化:隨著技術(shù)的進(jìn)步,吸收光譜儀將會越來越小巧便攜。
  
  2.便捷性:為了使其更加方便使用,可能會不斷地添加新的軟件、算法等功能。
  
  3.應(yīng)用拓展:除了原有的應(yīng)用領(lǐng)域外,吸收光譜儀還將涉及到更多的領(lǐng)域,包括藥物研究、環(huán)保等。
  
  4.多模式:未來,吸收光譜儀將會逐步實(shí)現(xiàn)多模式聯(lián)動,以提高各種分析能力。
  
  5.智能化:隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展,也許很快就會有智能化的吸收光譜儀出現(xiàn)。
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