便携式拉曼光谱仪,已经广泛应用于高校科研、安检安防、食品安全、制药鉴别等领域。
1、激光器方面
激光器是拉曼光谱仪的核心部件之一,便携式拉曼光谱仪需满足体积小、能量高、线宽小且输出稳定。国内外拉曼大部分选用的激光器在体积和能量方面基本一致,主要在线宽和输出稳定方面存在差异。
激光的线宽,波长稳定性和功率稳定性会直接影响光谱仪的分辨率,在这方面美国B&WTek的激光器“CleanLaze”具有较好的优势。
CleanLaze稳频技术主要通过体布拉格光栅(VBG)来对激光输出进行稳频和约束,使得多模激光器的线宽可以优于0.1nm,同时确保长时间的波长漂移稳定性和功率稳定性。
例如在功率稳定性方面,必达泰克CleanLaze技术的785nm激光器,其稳定性可以做到在四周的连续出射时,激光器功率的稳定性(以SDTEV计算)约0.28%,在目前这一稳定性指标要优于国内同类设备的水平。
对于进口的便携拉曼系统来说,得益于高可靠性和稳定性激光器,拉曼系统的寿命得以大幅度提升,其激光器的寿命基本不再是整机寿命的一个瓶颈,使其作为一个长期可靠使用的工具成为可能。
2、光谱仪方面
微型光谱仪是便携拉曼的“心脏”,光谱仪的性能直接影响拉曼的光谱分辨率,灵敏度和光谱检测范围。
目前国内拉曼采用的光谱仪相较进口产品存在较大差距。例如,国内拉曼的分辨率一般在10cm-1左右,而国外拉曼的分辨率一般在5cm-1左右,其中美国B&WTek多种型号的光谱仪能达到3.5cm-1(ASTM标准方法测量)。另外,国外光谱仪在CCD封装,噪声控制等方面表现更佳。
目前,在便携拉曼系统上,做到-20℃以下制冷的量产产品大部分都还是进口设备,因为成本原因国产目前有制冷较少。
另外,在光谱检测器的光路上,国内厂商主要还是采用交叉式CT(Crossed Czerny-Turner )光路。这种光路制造成本,器件等都较为便宜,但是存在相差较大,空间分辨率低等缺点。部分厂商在这方面做了一些光路上的改进工作,通过近轴透射光路,保证了在很宽的光谱范围内,各波长下都有较高的光谱分辨率。
在CCD致冷技术和对弱拉曼信号的探测上,由于国内的技术起步较晚,CCD的致冷技术与国外还存在着差异,在拉曼的性能上主要体现为信噪比的差异,通俗的说,同等条件下致冷较好的光谱仪的拉曼谱图的“毛刺”较少。
另外,CCD质量的好坏还会体现在光电转换效率的不同,高质量的光电转换效率高,对弱拉曼信号的采集占据优势。
3、系统集成方面
单一部件的好坏不能*决定拉曼整机性能,系统的集成方面也发挥着重要作用,国产拉曼由于起步晚,研发主要集中在科研机构及高校,在系统的集成方面可能会存在差距,主要体现为,国产拉曼与进口拉曼采用相似的配置,可能得到的拉曼的综合性能差距明显,这需要长期的经验摸索和积累。
4、表面增强方面
表面增强拉曼光谱技术将目标分析物质吸附在采用银、铜或金等材料制成的表面增强拉曼活性平面上,激发特定波长的光源引起表面吸收谱带或表面基质共振,使目标分析物质在作用区域内的拉曼光谱信号增强 104 ~ 106 倍。
作为检测分析物质分子结构信息的直接手段,通过选择特征指纹谱图,该技术可有效降低检测误报率。表面增强拉曼光谱仪可在水或空气中正常工作,传感器可持续承受宽温度范围的背景。而且表面增强拉曼光谱技术不需要样品预处理,通过谱库检索可在 30 秒内快速响应。
在此技术领域中,国内的做的相对比国外好很多,目前大部分国外厂家在表面增强使用都是采用国内的技术。
5、价格方面
目前,市面上的国产拉曼明显比进口拉曼便宜很多,*也在逐步扩大。