必达泰克公司MiniRamII便携式拉曼光谱仪
拉曼光谱-课件分享
拉曼光谱分析
主要内容
红外光谱(IR) 拉曼光谱(Raman)
分子振动光谱
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激光拉曼光谱基础
1928 C.V.Raman发现拉曼散射效应 1960 随着激光光源建立拉曼光谱分析 拉曼光谱和红外光谱一样，也属于分子振动光谱 生物分子，高聚物，半导体，陶瓷，药物等分析 ，
是否出现拉曼活性主要取决于分子在运动过程时某一 固定方向上的极化率的变化。 对于分子振动和转动来说，拉曼活性都是根据极化率 是否改变来判断的。 对于全对称振动模式的分子，在激发光子的作用下， 肯定会发生分子极化，产生拉曼活性，而且活性很强； 而对于离子键的化合物，由于没有分子变形发生，不 能产生拉曼活性。
Strength enhanced 102~3 more sensitive concentration < 0.1mM similar to UV
preresonance
Resonance enhanced
共振拉曼散射
11
拉曼原理-LRS与IR比较
拉曼光谱是分子对激发光的散射，而红外光谱则是分子对红外光的吸 收，但两者均是研究分子振动的重要手段，同属分子光谱。
优势：激发波长较长， 可以避免部分荧光产生
局限：黑色样品会产生热背景 薄膜样品的厚度应 >1m 光谱范围：5~4000cm-1
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分析方法
普通拉曼光谱 一般采用斯托克斯分析
反斯托克斯拉曼光谱 采用反斯托克斯分析
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Raman光谱可获得的信息
Raman 特征频率
Raman 谱峰的改变
Raman 偏振峰
47
100 Cr
100
depth profile lines
inviareflex激光共聚焦拉曼光谱仪技术参数
**inviareflex激光共聚焦拉曼光谱仪技术参数**1.引言激光共聚焦拉曼光谱仪是一种用于分析物质的非侵入性测试仪器，其通过激光照射样品，利用样品产生的拉曼散射光与激光源进行分析，从而获取物质的结构和成分信息。
本文将介绍i nv ia re fl ex激光共聚焦拉曼光谱仪的技术参数及其应用案例。
2.技术参数2.1激光源-激光波长范围：500-1000nm-激光功率：可调，最大功率为10m W-光斑直径：可调，在1-20μm范围内2.2探测器-探测器类型：单个光电二极管（P D）或多通道光纤光谱仪-波长范围：200-2000nm-光谱分辨率：0.1cm^-12.3共聚焦系统-对焦方式：自动对焦系统-探测器数量：2个或4个-深度分辨率：10n m-拉曼扫描速度：可调，最高可达100H z2.4光谱范围-拉曼频移范围：100-4000cm^-1-光谱采集范围：可选，常见为1000-3500c m^-12.5样品台-样品台类型：X YZ扫描台-X Y平移范围：10mm×10mm-Z轴扫描范围：2m m3.应用案例3.1药物研发i n vi ar ef lex激光共聚焦拉曼光谱仪在药物研发领域发挥着重要作用。
通过对药物的拉曼光谱进行分析，可以实时监测药物的成分、结构和形态变化，提高药物的质量控制和生产效率。
3.2材料科学在材料科学领域，in v ia re fl ex激光共聚焦拉曼光谱仪可用于研究材料的晶体结构、表面形貌以及材料中的缺陷等性质。
通过拉曼光谱的分析，可以实现对材料性能和制备工艺的优化，提高材料的性能和稳定性。
3.3生物医学i n vi ar ef le x激光共聚焦拉曼光谱仪在生物医学领域有广泛的应用。
它可以用于细胞和组织的非侵入性分析，帮助研究人员了解细胞的化学组成、病变及代谢状态。
此外，激光共聚焦拉曼光谱仪还可用于生物标记物的鉴定和肿瘤诊断。
结论i n vi ar ef le x激光共聚焦拉曼光谱仪凭借其优秀的技术参数和广泛的应用领域，成为物质分析和研究领域的重要工具之一。
多通道拉曼光谱仪的主控系统设计
第 22卷第 11期2023年 11月Vol.22 No.11Nov.2023软件导刊Software Guide多通道拉曼光谱仪的主控系统设计胡翰文，薛萌，郭汉明（上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海 200093）摘要：根据532 nm、633 nm、785 nm和1 064 nm 4种波长激光照射到物质上的拉曼光谱采集需求，设计了四通道拉曼光谱仪的主控系统。
该系统采用Hamamatsu公司的S11511-1106型面阵CCD和G14237-512WA型线阵铟镓砷图像传感器作为光电转换器；将STM32F407作为控制芯片，实现四通道图像传感器、四通道激光器和四通道电机的控制；利用FPGA实现图像传感器的驱动、A/D模数转换以及光谱数据采集；通过串口将数据传输到电脑端上位机显示。
经实验测试，上位机端光谱信号显示准确，可以实现光谱的单次或连续采集；影响光谱成像的电压误差稳定在1.5%以内，纹波系数控制在2%以内。
该系统实现了四通道光谱数据采集和传输，可以拓展到其他像元器件设计中，具有一定应用价值。
关键词：STM32；FPGA；CCD；铟镓砷图像传感器；多通道光谱仪DOI：10.11907/rjdk.222351开放科学（资源服务）标识码（OSID）：中图分类号：TP319 文献标识码：A文章编号：1672-7800（2023）011-0155-06Design of Main Control System for Multi-Channel Raman SpectrometerHU Hanwen， XUE Meng， GUO Hanming（School of Optical-Electrical and Computer Engineering，University of Shanghai for Science and Technology，Shanghai 200093，China）Abstract：The main control system of the four-channel Raman spectrometer was designed according to the requirement of the acquisition of the material Raman spectrum irradiated by the laser at 532 nm， 633 nm， 785 nm and 1 064 nm. In this system， S11511-1106 planar array CCD and G14237-512WA linear array indium gallium arsenic image sensor of Hamamatsu company are used as photoelectric converters. STM32F407 is used as the control chip to realize the control of four-channel image sensor， four-channel laser and four-channel motor. FPGA is used to drive the image sensor， A/D analog-to-digital conversion and spectral data acquisition. The data is transmitted to the upper comput‑er through the serial port for display. The experiment shows that the spectral signal of the upper computer is accurate， and the single or continu‑ous acquisition of the spectrum can be realized. The voltage error affecting spectral imaging is stable within 1.5%， and the ripple coefficient is controlled within 2%. The system realizes the acquisition and transmission of four-channel spectral data， which can be extended to the design of other image components and has certain application value.Key Words：STM32； FPGA； CCD； indium gallium arsenic image sensor； multi-channel spectrometer0 引言拉曼光谱由光照射到物质上散射而形成，能够反映出物质的独特信息［1］。
激光显微拉曼光谱仪的设计与性能参数测定
激光显微拉曼光谱仪的设计与性能参数测定彭佳丽;程明霄;朱倩;赵天琦【摘要】激光显微拉曼光谱仪是一种具有较高的空间分辨率，适用于固体定性分析和液体定量分析的微区无损检测系统，综合了光学、机械、电子和计算机等技术。
可以快速鉴别各种材料，并且具有成像分辨率高、分析速度快、使用简单等特点。
针对这些特点，完成了激光显微拉曼光谱仪的设计和参数测量。
首先阐述了激光显微拉曼光谱仪的分析基础，然后介绍了激光显微拉曼光谱仪设计，最后详细说明了对光谱仪的性能参数测定。
调试完成的激光显微拉曼光谱仪的重复性和线性度参数均已达到预期的设计，满足固体微区检测和液体定量检测的需要。
%Laser micro-Raman spectrometer is a micro-area nondestructive testing system with high spatial resolution ,suitable for solid qualitative analysis and liquid quantitative analysis ,and it is a combination ofoptical ,electronic ,mechanical and computer technology .Micro-Raman spectroscopy can quickly identify a variety of materials ,and it has the features of high resolution imaging , fast analysis,simple use and so on.For these features,the design and performance parameters measurement of laser Raman spec-trometer were completed.First,the analytical basis of laser Raman spectroscopy was introduced .Second,the design of laser Raman spectrometer was presented .Finally,the performance parameters measurements of laser micro-Raman spectrometer were described . Repeatability and linearity parameters of laser micro-Raman spectrometer reached the expectation through debugging ,thus satisfying the needs of solid micro-detection and liquid quantitative detection .【期刊名称】《仪表技术与传感器》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】5页(P48-52)【关键词】拉曼光谱;显微分析;参数测定【作者】彭佳丽;程明霄;朱倩;赵天琦【作者单位】南京工业大学自动化与电气工程学院，江苏南京 210009;南京工业大学自动化与电气工程学院，江苏南京 210009;南京工业大学自动化与电气工程学院，江苏南京 210009;南京灼徽检测技术有限公司，江苏南京 210009【正文语种】中文【中图分类】TH744.1印度物理学家C．V．Raman于1928年发现了拉曼光谱，并因此获得诺贝尔物理学奖，从此揭开了人类应用拉曼光谱技术的序幕[1]。
激光显微共焦拉曼光谱仪（LaserMicroscopicConfocalRamanSpec。。。
激光显微共焦拉曼光谱仪（LaserMicroscopicConfocalRamanSpec。
1928年，印度物理学家C.V. Raman在研究CCl4光谱时发现，当光与分⼦相互作⽤后，⼀部分光的波长会发⽣改变（颜⾊发⽣变化），通过对于这些颜⾊发⽣变化的散射光的研究，可以得到分⼦结构的信息，因此这种效应命名为Raman效应。
以拉曼效应为基础发展起来的光谱学称为拉曼光谱学，属于分⼦振动和转动光谱范畴。
30年代开始，拉曼光谱被⽤作研究分⼦结构的主要⼿段。
后来随着实验内容的不断深⼊，拉曼光谱的弱点（主要是拉曼效应太弱）越来越突出，特别是40年代以后，由于红外光谱的迅速发展，拉曼光谱的地位更是⼀落千丈。
直到 1960 年激光问世并将这种新型光源引⼊拉曼光谱后，拉曼光谱出现了崭新的局⾯。
拉曼光谱由于具有与红外光谱不同的选择性定则⽽常常作为红外光谱的必要补充⽽配合使⽤，可以更完整地研究分⼦的振动和转动能级，更好的解决结构分析问题。
与红外光谱⽅法⽐较，拉曼光谱分析⽆需样品制备、不受样品⽔分的⼲扰、可以获得⾻架结构⽅⾯的信息⽽⽇益受到重视，特别适合⽣物体系的研究。
1. Raman基本原理和仪器应⽤1.1 拉曼效应光散射是⾃然界常见的现象。
晴朗的天空之所以呈蓝⾊、早晚东西⽅的空中之所以出现红⾊霞光等，都是由于光发⽣散射⽽形成了不同的景观。
拉曼光谱是⼀种散射光谱。
在实验室中，我们通过⼀个很简单的实验就能观察到拉曼效应。
在⼀暗室内，以⼀束绿光照射透明液体，例如戊烷，绿光看起来就像悬浮在液体上。
若通过对绿光或蓝光不透明的橙⾊玻璃滤光⽚观察，将看不到绿光⽽是⼀束⼗分暗淡的红光，这束红光就是拉曼散射光。
拉曼光谱仪采⽤的是激光照射待测物质，当⼀束激发光的光⼦与作为散射中⼼的分⼦发⽣相互作⽤时，⼤部分光⼦仅是改变了⽅向，发⽣散射，⽽光的频率仍与激发光源⼀致，这种散射称为瑞利散射。
但也存在很微量的光⼦不仅改变了光的传播⽅向，⽽且也改变了光波的频率，这种散射称为拉曼散射。
拉曼光谱内标法定量分析Purex 有机体系中的 U（Ⅵ）
拉曼光谱内标法定量分析Purex 有机体系中的 U（Ⅵ）白雪;李定明;常志远;康海英【摘要】本工作研究了Purex 后处理流程模拟有机料液中U(Ⅵ)的定量分析方法。
首先扣除硝酸铀酰有机溶液拉曼光谱的荧光背景,并以30%TBP/煤油位于1065cm-1处的特征峰为内标峰,将U(Ⅵ)位于860 cm-1处对称伸缩振动峰(ν1)强度与内标峰强度的比值,对铀浓度绘制标准曲线,在U(Ⅵ)质量浓度为5.0~107.0 g/L范围内,标准曲线为 y =0.0636x +0.357,r 2=0.999。
经过内标法处理后的标准曲线具有更好的稳定性,75 d后相对强度标准曲线为 y =0.0624x+0.489,r 2=0.999。
F 检验与 t 检验证明,在显著性水平α=0.05时,两条标准曲线在分析精度与斜率上无显著性差异。
使用内标法后,可透过容器壁直接分析铀浓度,容器对检测结果的影响较小,5种容器对U(Ⅵ)检测影响相对误差均不高于3.7%,故检测过程无需进行样品的转移及分装,简化了实验步骤。
经内标法修正后,改变拉曼光谱仪的积分时间和激光功率基本不影响U(Ⅵ)的定量检测,从而可选择合适的参数以适应不同浓度U(Ⅵ)溶液分析的需要。
%The quantitatively detection of U(Ⅵ)in30%TBP/kerosene in Purex process was studied.The baseline of the Raman spectra was corrected,and the Raman band of U(Ⅵ) which is considered as symmetric stretching modeν1 (860 cm-1 )and the band of the organic solvent located at 1 065 cm-1 were selected as quantitative peak and internal standard reference peak,respectively.Take the ratio of the intensities as relative peak intensity,the standard curve was plotted,whichis y =0.063 6x +0.357 with r 2 =0.999 in the range of 5.0-107.0 g/L ofU(Ⅵ).The standard curve using the internal standard method shows good stability,which changes to y =0.062 4x +0.489 with r 2 =0.999 after 75d.The analytical precisions and slopes of the two standard curves show no significant differences when significance level α is equal to 0.05 by F test and t test. The linearity shows good repeatability,thus it can be used for a long period without refreshing it.With the method of internal standard,different containers had little effect on the Raman spectra of uranyl organic solutions,thus the detection can be conducted through the container walls,which had the advantage of simplifying the detection.The detection of U (Ⅵ)in five containers shows the relative deviations of no more than 3.7%,therefore,it has no need to change the containers when detecting the samples.Take the use of the internal standard method,then the integral time and the laser power have little influence on the determination.Thus the parameters can be selected to meet the need of detecting uranyl solutions with different concentrations.【期刊名称】《核化学与放射化学》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】10页(P143-152)【关键词】拉曼光谱;内标法;U(Ⅵ)检测;30%TBP/煤油【作者】白雪;李定明;常志远;康海英【作者单位】中国原子能科学研究院放射化学研究所，北京 102413;中国原子能科学研究院放射化学研究所，北京 102413;中国原子能科学研究院放射化学研究所，北京 102413;中国原子能科学研究院放射化学研究所，北京 102413【正文语种】中文【中图分类】O657.37在Purex后处理工艺流程中，有机相体系中U(Ⅵ)的分析点多，分析频率高，其浓度的准确测定与否影响整个工艺的稳定可靠运行，因此建立快速、准确的分析方法非常重要。
i-Raman-CN拉曼光谱
BAC150*
由于采用更小的85um激光光斑，如何使得激光聚焦到所需检测的样品区域就变得 至关重要。BAC150精确探头控制平台附件提供XYZ方向的粗调和微调旋钮，Z轴 方向上的调节可以使得激光聚焦到需要的区域以检测到更好的拉曼信号。
更简单的显微拉曼检测
BAC51是一款可视化的显微拉曼采样平台，仅可以精确控制激光光斑以进行显微 拉曼检测。通过数字相机和LED照明灯，配合BWSpec™软件或附加软件，可以对 样品进行精确的对焦。物镜规格有10x’s-100x’s可选，样品图片易于保存和记录。 XYZ均有粗调和微调旋钮，明场和暗场照明适合于不同的样品表面状况，与 B&WTEK的实验室级和工业级拉曼探头相匹配，BAC151视频采样平台可以以低 廉的成本满足多数显微拉曼检测要求。
• 鉴定地质材料 • 检查矿物的内容物 • 采用显微拉曼对水泥熟料进行分析 • 古化石分析
聚合物和化学过程分析
• 质量控制：入库/出库检查 • 药品生产过程中污染物的鉴定 • 聚合过程的实时监控 • 预测聚合物的形态性质 • 多元分析/采用化学计量学方法预测物理性质：玻璃相变温度、晶化温度等 • 化学组分分析
BWIDTM-PHARMA
对于制药公司来说，需要对入库原材料及原料药进行100%的检查，这种检测需求日益增长。BWID™-PHARMA正是 为此应用而开发的拉曼专用软件。除了包含BWID的全部功能外，BWID™-PHARMA还提供了增强的系统入口安全和 数据活动的跟踪检查功能，以符合适应于电子记录和电子签名的FDA 21 CFR Part 11规范。这对于制药公司的系统验 证如IO/OQ等非常重要。
检测器
光子数字化
TE致冷CCD阵列检测器，能够有效的降低暗电流和噪声，同时提 高了动态范围和检测限。左图为致冷CCD检测器和非致冷CCD检 测器测量的暗噪声光谱图，积分时间30s。可见在14℃测量的暗电 流强度只相当于30℃得到的暗电流强度的四分之一。致冷CCD使 光谱仪积分时间更长，检测更弱的信号。
便携式X射线荧光光谱仪现场测定地质样品中钛
便携式X射线荧光光谱仪现场测定地质样品中钛李向超【摘要】使用便携式X射线荧光光谱仪对地质样品中钛进行了现场分析.由于仪器软件设计的不足,在含钡元素的样品中钛的检测结果偏高.实验对该结果产生的原因进行了讨论,认为钡元素的特征谱线叠加在钛上造成结果偏高,通过回归趋势分析及乘幂方式回归,提出了经验公式:y＝0.487 8x0.911 6(x表示便携式X射线荧光光谱仪测试出钡的含量;y表示受钡影响的假象钛的含量),假象钛含量与样品中钡含量的散点图线性相关系数R2 =0.999 3.据此经验公式计算出样品中受钡影响的假象钛含量,再用测试得到的总钛减去此假象钛即得实际的钛含量.实际验证34件矿山实际样品和4个国家标准物质,经校正后的测试结果与室内电感耦合等离子体原子发射光谱法测试结果或认定值基本吻合,两种方法测试结果的线性相关系数R2=0.936 2.方法检出限为0.021％,相对标准偏差(RSD)为1.7％.实验方法可在野外现场对钛元素实现半定量甚至定量分析,能够快速追踪异常,为快速圈定矿体提供了有效方法.【期刊名称】《冶金分析》【年(卷),期】2014(034)004【总页数】5页(P32-36)【关键词】便携式X射线荧光光谱仪;地质样品;钛;现场测定;数学校正模型【作者】李向超【作者单位】四川省地质矿产勘查开发局404地质队,四川凉山615000【正文语种】中文【中图分类】O657.34便携式X射线荧光光谱仪应用于野外现场样品的检测［1－7］，具有成本低、检测速度快、多元素同时测定、结果较为准确的优点。
但地质样品组成复杂，测定时各组分存在严重的干扰，有时会导致数据严重失实。
使用便携式X射线荧光光谱仪测试重晶石矿物的过程中，检出大量的钛元素，但实际该类样品钛含量相对较低，分析原因可能是样品中存在的其他高含量元素使钛的结果受到了干扰。
本文应用便携式X射线荧光光谱仪现场快速测定含高含量钡的地质样品中钛，讨论了样品中钡对钛测定的影响，并提出数学校正模型，经校正后的测试数据可作为半定量甚至定量结果，大大减少送回实验室的样品数量，节约了大量成本及时间。
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作为必达泰克新一代的便携式拉曼光谱仪，MiniRamII在Pittcon展上一经
亮相就受到了各方人士的关注。在短短的几个月内即收到了来自欧洲、美国和日
本等地的多个订单。经过使用，对MiniRamII的性能都感到满意，甚至有些惊
讶，尤其是欧洲方面的，更是对MiniRamII的性能盛赞有嘉。其中，西班牙的
某教授将MiniRamII与其它同类型的便携式拉曼光谱仪所测的数据进行了比较，
发现MiniRamII在相对稳定性和长时间积分检测上都优于其它同类型的拉曼光
谱仪，特别是MiniRamII在局部波段的信号达到饱和的情况下其它的波段的信
号依然准确，这是其它同类型的拉曼光谱仪难以达到的；另外，德国的某教授将
MiniRamII与某知名的大型拉曼光谱仪生产厂商的大型拉曼光谱仪对同一样品
进行长时间的重复检测，检测结果表明MiniRamII的谱图重现性还优于该大型
拉曼光谱仪，这让他感到非常“惊奇”。MiniRamII在欧洲市场受到的盛赞也引
起了ElectroOptics杂志的关注，并对必达泰克进行了专访。还专门撰文介绍了
MiniRamII（参见ElectroOptics-April/May2007-Issue187,PageNo.22-23.）
的应用与发展前景。相信在不久的将来，会有越来越多的人了解和使用
MiniRamII．MiniRamII是必达泰克最新推出的一款便携式拉曼光谱仪，它在继
承了上一代MiniRam光谱仪优异性能的基础上，对携带方式做了优化，可根据
不同情况采用手提、脖挂或台面放置等多种方式。该光谱仪集成了可充式锂电池，
可为室外独立检测提供数小时的电力供应。该光谱仪还可选配内置的运行于
WindowsXP系统下的掌上型电脑来运行如
GRAMS/AI&8482;(ThermoGalactic)或Unscrambler®(Camo)等强大的
数据处理软件来对样品进行快速鉴定或定量分析，能完全满足脱离实验室环境的
现场快速分析检测的要求。美国必达泰克一直致力于微型光纤光谱仪和激光器的
研发生产。由于在激光器和光谱仪这两个拉曼光谱仪的重要组成部分上都有丰富
的研发经验，美国必达泰克(B&WTEKINC.)的便携式拉曼光谱仪在同类产
品中性能一直处于领先地位。相信随着研发的深入，必达泰克还将推出性能更优
异的的拉曼光谱仪，从而满足各种不同应用场合的需要。
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