拉曼光譜起源
亞洲第一位諾貝爾學獎“拉曼”年輕時照片
拉曼光譜是由印度科學家拉曼在 1928 年首次發現的ⓣⓤⓥⓦⓧⓨⓩ。一定頻率的光與物質作用⒔⒕⒖⒗⒘⒙⒚⒛ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫⅰⅱ，除了與原頻率相同的瑞利散射光外❣❦❧♡۵，還會在該頻率兩側出現其他頻率的散射光⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺，稱為拉曼散射光譜⒔⒕⒖⒗⒘⒙⒚⒛ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫⅰⅱ。由于拉曼散射光頻率與入射光頻率之差（即拉曼位移）反映了分子振動和轉動能級的情況ⓊⓋⓌⓍⓎⓏⓐⓑⓒⓓⓔⓕⓖⓗⓘⓙ，且與激發光頻率無關ⒺⒻⒼⒽⒾⒿⓀⓁⓂⓃⓄⓅⓆⓇⓈⓉ，拉曼效應可用于鑒別物質⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺。一定條件或狀態下不同的物質分子擁有獨一無二的分子結構❻❼❽❾❿⓫⓬⓭⓮⓯⓰，正是這一特性使得拉曼光譜可成為物質鑒定的“指紋”[2]⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺。此外❻❼❽❾❿⓫⓬⓭⓮⓯⓰，拉曼信號強度正比于分子振動與轉動強度☈⊙☉℃℉❅，所以也可以作定量分析☧☬☸✡♁✙♆。，、＇：∶；。
長期以來ⒺⒻⒼⒽⒾⒿⓀⓁⓂⓃⓄⓅⓆⓇⓈⓉ，大型拉曼光譜儀由于設備大☾☽❄☃、價格高昂等原因①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯，僅在高校實驗室以及相關科研院所使用㈠㈡㈢㈣㈤㈥㈦。隨著環境檢測ⓚⓛⓜⓝⓞⓟⓠⓡⓢ、食品安全以及實時安檢等眾多領域[3-5]日益受到人們的關注❣❦❧♡۵。國外☈⊙☉℃℉❅，諸如 B&W TEKⓣⓤⓥⓦⓧⓨⓩ、Ocean OpticsⓊⓋⓌⓍⓎⓏⓐⓑⓒⓓⓔⓕⓖⓗⓘⓙ、Thermo Scientificⓚⓛⓜⓝⓞⓟⓠⓡⓢ、DeltaNu 等公司♦☜☞☝✍☚☛☟✌✽✾✿❁❃，已經推出了高靈敏☧☬☸✡♁✙♆。，、＇：∶；、高分辨便攜式拉曼光譜儀[6-8]✵✶✷✸✹✺✻✼❄❅，這些設備也廣泛應用于教學⓱⓲⓳⓴⓵⓶⓷⓸⓹⓺⓻⓼⓽⓾、科研以及實際測試⒜⒝⒞⒟⒠⒡⒢⒣⒤。國內一些高校與研究所位也研制了小型化的拉曼光譜儀ⓣⓤⓥⓦⓧⓨⓩ，但未做到市場化規模ⅲⅳⅴⅵⅶⅷⅸⅹⒶⒷⒸⒹ。將拉曼光譜儀小型化㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉，同時盡量提高其靈敏度和分辨率✤✥❋✦✧✩✰✪✫✬✭✮✯❂✡★✱✲✳✴，這正是國內外相關研究開發的著力點✵✶✷✸✹✺✻✼❄❅。本文將對便攜式拉曼光譜儀的應用參數及相關組成部件進行綜述♦☜☞☝✍☚☛☟✌✽✾✿❁❃，并比較國內外相關產品⒃⒄⒅⒆⒇⒈⒉⒊⒋⒌⒍⒎⒏⒐⒑⒒⒓，介紹其結構的作用✤✥❋✦✧✩✰✪✫✬✭✮✯❂✡★✱✲✳✴，以及相關參數的意義①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯。
技術進展
近年來☈⊙☉℃℉❅，對于拉曼光微弱難以檢測的問題♀☿☼☀☁☂☄，人們不斷開發新的技術手段㈠㈡㈢㈣㈤㈥㈦，主要有虛擬狹縫技術ⒺⒻⒼⒽⒾⒿⓀⓁⓂⓃⓄⓅⓆⓇⓈⓉ、表面增強拉曼芯片等ⓊⓋⓌⓍⓎⓏⓐⓑⓒⓓⓔⓕⓖⓗⓘⓙ。
絕大多數物質都有對應的拉曼光譜圖的
1.高通量虛擬狹縫技術
2.表面增強拉曼技術
未來趨勢
拉曼光譜儀⒃⒄⒅⒆⒇⒈⒉⒊⒋⒌⒍⒎⒏⒐⒑⒒⒓，特別是便攜式拉曼光譜儀❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣，市場需求正不斷擴大❻❼❽❾❿⓫⓬⓭⓮⓯⓰，應用范圍也在逐步擴展⒔⒕⒖⒗⒘⒙⒚⒛ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫⅰⅱ。鑒于國內外研發時間相差不多❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣，國內廠家完全有機遇提高產品性能⒔⒕⒖⒗⒘⒙⒚⒛ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫⅰⅱ，達到甚至超越目前國際水平ⓊⓋⓌⓍⓎⓏⓐⓑⓒⓓⓔⓕⓖⓗⓘⓙ。結合新技術①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯，拓寬解決矛盾的新思路⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺，研發生產穩定性更好☧☬☸✡♁✙♆。，、＇：∶；、適應性更強㈧㈨㈩⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⒀⒁⒂、便攜性更好的新產品將是國內廠家面臨的問題❻❼❽❾❿⓫⓬⓭⓮⓯⓰。從目前發展來看✤✥❋✦✧✩✰✪✫✬✭✮✯❂✡★✱✲✳✴，測量的現場化♀☿☼☀☁☂☄、實時化是一大方向ⓚⓛⓜⓝⓞⓟⓠⓡⓢ，小型化是必然趨勢ⒺⒻⒼⒽⒾⒿⓀⓁⓂⓃⓄⓅⓆⓇⓈⓉ，模塊化配置使結合需求自助搭配成為可能❻❼❽❾❿⓫⓬⓭⓮⓯⓰，操作軟件和光譜數據處理軟件的研發可以使儀器更加智能化和程序化✤✥❋✦✧✩✰✪✫✬✭✮✯❂✡★✱✲✳✴，網絡與信息技術的結合及其在儀器中的應用將給便攜式拉曼光譜儀帶來深遠的影響❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣，隨著高靈敏ⓚⓛⓜⓝⓞⓟⓠⓡⓢ、高分辨光譜技術研究的突破和應用㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉，將進一步擴大便攜式拉曼光譜儀的應用領域ⒺⒻⒼⒽⒾⒿⓀⓁⓂⓃⓄⓅⓆⓇⓈⓉ。