拉曼光谱技术的应用及研究进展

本文简述了拉曼光谱产生的机理以及与红外光谱的区别,讨论了拉曼光谱在聚合物、生物分子、蛋白质和无机物等方面研究及应用,介绍了傅立叶变换拉曼、共焦显微拉曼、表面增强激光拉曼、固体光声拉曼光谱的原理及其应用以及拉曼光谱和其他检测手段的联用技术。     

多波长消荧光拉曼光谱仪的研制及应用研究

拉曼光谱技术作为探究分子、晶体及其结构特征的有力手段,具有快速、无损、样品用量小、无需前处理且适应性强等优点,已被广泛应用于食品安全、石油化工等领域。但在拉曼光谱应用中,常常受到荧光背景干扰,导致拉曼信号降低,严重的情况下拉曼信号甚至会淹没在荧光背景中。为解决拉曼技术在实际应用中荧光背景干扰的问题,从仪器角度出发,采用二色镜对多波长拉曼光谱进行光路耦合设计,研制了近红外拉曼光谱与移频差分拉曼复合一体的多波长消荧光拉曼光谱检测系统,其中近红外拉曼光谱采用1 064 nm激光光源设计,移频差分拉曼光谱选取784.5和785.5 nm两组激光光源进行时分复用,在移频差分拉曼光谱检测的同时,亦可获得两组单波长拉曼光谱数据。通过对比同步测试和分时逐次测试的强度及峰位稳定性,验证了多波长消荧光拉曼光谱仪的同步测试性能;选取了多种荧光背景强弱不同的样品,进行了单波长拉曼、近红外拉曼及移频差分拉曼光谱的对比分析。针对丙酮、乙腈等荧光背景较弱的样品,可采用单波长拉曼光谱对样品进行定量及定性分析;针对食用油、红色塑胶微粒等荧光背景与拉曼信号强度相当的样品,可采用近红外拉曼光谱对样品进行定量及定性分析;针对红酒、棕色塑胶微粒等荧光背景较强的样品,需结合近红外拉曼光谱和差分拉曼光谱对样品进行定性分析。研究表明：通过多波长消荧光拉曼光谱检测系统的研制,在常规单波长拉曼光谱技术的基础上,将两种抑制荧光干扰技术有机结合,有效扩充了应用领域及样品检测范围。     

碳纳米管拉曼光谱研究新进展

本文介绍碳纳米管拉曼光谱研究的最新进展。重点介绍金属性和半导体性碳纳米管的共振拉曼效应、表面增强拉曼效应和偏振拉曼效应。同时也介绍了碳纳米管的温度效应、压力效应和杨氏模量的拉曼光谱研究     

拉曼放大器中放大的自发拉曼散射与拉曼开-关增益关系的研究

研究了拉曼放大器中放大的自发拉曼散射对拉曼开－关增益的影响，并提出了一种利用自发拉曼散射谱来调整拉曼放大器位曼开－关增益平坦的方法，实验采用4个波长为14xx nm的激光二极管作为抽运源，75km的G．652光纤作为传输介质，获得了C波段附近的光放大，同时对此给出了合理的理论解释。     

小型紫外拉曼光谱仪

紫外拉曼光谱技术具有拉曼本征散射效率高,受杂散光干扰小等优点,在爆炸物、污染物以及农药残留现场检测等领域有着广阔的应用前景。然而,目前市场上常见的小型或者便携式拉曼光谱仪均采用可见或者近红外激光作为激发光源。本研究在实验室具有自主知识产权的紫外可见共振拉曼光谱仪的基础上,设计了小型紫外拉曼光谱仪,光谱仪采用透镜作为光谱仪的准直镜和聚焦镜,有效减小了慧差造成的影响,实现了高分辨率和宽光谱范围的测试。     

基于小波变换的共焦拉曼图像去噪方法

针对现有共焦拉曼光谱显微图像噪声去除不足的问题,提出一种基于小波变换的拉曼图像全面去噪方法。首先对拉曼光谱图像进行小波变换处理,然后再对拉曼图像进行双边滤波处理,进而实现拉曼光谱显微图像中噪声干扰的抑制。理论分析和实验表明:与现有拉曼光谱显微图像去噪方法相比,所提方法使拉曼光谱显微图像的峰值信噪比和结构相似度分别改善了92.99%和197%,其有效提高了拉曼光谱图像的信噪比和物质成分分析的准确率。     

拉曼散射在有线电视传输中的应用

本文叙述了拉曼散射的原理,结合拉曼散射理论,讨论了光纤拉曼放大器的优缺点,并根据现阶段有线电视的传输方式和将来的发展趋势,论证了光纤拉曼放大器用于CATV的重要性和不可或缺性.     

高保偏光纤前方受激拉曼散射光谱特性的研究

系统的研究了石英系高保偏双折射光纤的受激拉曼光谱的特性,给出了七级斯托克斯谱和一级反斯托克斯谱.测试了各级拉曼谱的阈值、谱宽和拉曼增益，分析了形成各级拉曼谱的能量转移机理.     

手性分子反-2,3-环氧丁烷的旋光拉曼光谱研究

本文从拉曼峰强出发,求得了反-2,3-环氧丁烷分子的拉曼键极化率,明确了拉曼激发下电荷的分布的信息.还从旋光拉曼(Raman optical activity,ROA)谱的峰强,求取了该分子的旋光拉曼键极化率.由分子手性中心的C-H产生的偶极矩与拉曼激发过程中,电荷流动产生的跃迁磁偶极矩的耦合,来理解旋光拉曼活性产生的机理.分析表明,旋光拉曼活性分子手性中心的C-H键两侧的旋光拉曼极化率符号相反,显示着手性分子局域的不对称性.还得到了对称和反对称坐标的键极化率和旋光拉曼极化率,并且从对称性的角度,即C2群的不可约表示,讨论了这些极化率的内涵.     

光纤中的拉曼效应

在液芯光纤内产生拉曼效应,可以增强自发拉曼、共振拉曼光谱强度10^3倍;降低受激拉曼光谱荫值功率为10^-1．光纤内拉曼效应在科学研究和教学方面都有广泛应用．     

拉曼光谱技术在爆炸物检测中的应用

随着恐怖活动的蔓延,对爆炸物的检测和溯源变得越来越重要。拉曼光谱能够提供化合物的指纹图谱,是对物质定性分析的有力工具,具有无损、快速、准确度高等优点,近年来在爆炸物检测领域被广泛应用。本文介绍了共聚焦显微拉曼光谱、空间偏移拉曼光谱、表面增强拉曼光谱等拉曼光谱技术在爆炸物检测方面的应用及最新研究进展。     

利用拉曼孤子实现宽带拉曼脉冲压缩

从拉曼散射方程的出发,研究了利用拉曼孤子实现宽带拉曼脉冲压缩的机制,发现孤子脉冲的宽度随拉曼增益的增加减小,并与 运光的脉冲形状及相位结构有关。实验中利用ＸｅＣｌ激光／Ｈ２系统初步实现了５０％的压缩率,并将实验结果与理论进行了比较。     

1410 nm波段分布式光纤拉曼增益放大器的研究

讨论了分布式光纤拉曼增益放大器的工作原理,采用1320nm固体激光器作为抽运源,获得了1410nm波段附近的光放大,在单模GI光纤长度为23km时,初步研究了拉曼放大器增益与光纤作用长度的关系,抽运脉冲峰值功率分别为50W、30W时,光纤的有效作用长度分别为15．5km和10.5km;研究了在不同的光纤有效作用长度时,拉曼放大器增益与抽运功率的关系;从光纤拉曼光谱图估算了光纤拉曼放大器的光谱宽度为50nm或250cm^-1。     

基于人造金刚石晶体的拉曼激光器研究进展

受激拉曼散射是一种重要的非线性光学频率变换技术,在拓展激光波段方面有十分广泛的应用前景。因此,寻找具有优良光学性质的拉曼介质,提高拉曼激光器性能,具有重要的研究价值。相比于传统的固体拉曼晶体,人造金刚石晶体具有拉曼增益系数大、拉曼频移大、导热率高和透过性好等显著优点,基于人造金刚石晶体的拉曼激光器能够获得更高的输出功率和转换效率。本文简要介绍了化学气相沉积法(CVD)制备的金刚石晶体的光学性质和热学特性,总结了基于人造金刚石晶体的拉曼激光器在紫外波段、可见光波段及红外波段的研究现状,并对其发展进行了展望。     

显微拉曼技术对毒品检测分析的研究

利用曙微拉曼技术对八种常见毒品做了测试和分析,得到拉曼散射谱。对毒品拉曼谱和分子结构的分析表明：取代支链上甲基的数目和位置对拉曼谱线均有明显的影响。在激发光５１４．５ｎｍ下,几种常见的毒品都具有不同程度的荧光,采取适合的测试条件,对减小拉曼谱的荧光有明显的作用。此外实验中发现那可汀和蒂巴因对强光照射比较敏感,因此控制样品表面的激光功率约１ｍＷ左右。最后分析比较毒品的拉曼谱,给出它们的拉曼谱线,以区     

青霉素类药物拉曼散射的研究

利用显微拉曼技术对三种常见青霉素类药物做了测试和分析，得到拉曼散射谱。发现不同类青霉素的拉曼谱线有明显区别，可以用以鉴别药物。文章还给出了青霉素药物的特征峰以利区别。     

麻黄素拉曼散射振动模式的研究

利用显微拉曼对违禁药品麻黄素以及伪麻黄素———左旋咪唑致幻药物做了拉曼测试 ,在激发光 5 1 4 5nm和室温环境下 ,得到了麻黄素和左旋咪唑分子的拉曼散射谱。麻黄素属单取代苯类 ,具有Cy2ν对称性 ,我们对它的拉曼振动模式做了识别。并将麻黄素的拉曼谱和甲基安非他明做了对比分析 ,麻黄素和甲基安非他明同属单取代苯 ,其分子结构十分相似 ,由于取代基的成分不一样 ,因而拉曼谱中一些峰的相对强度和位置发生了变化     

近红外拉曼光谱快速检测地榆

采用先进的共焦显微拉曼光谱仪,测试了地榆的拉曼光谱,绘出地榆拉曼一阶导数谱。地榆拉曼光谱中,在155、195、902、1466、1476cm-1等处出现明显的特征峰。地榆拉曼谱的一阶导数谱,在152,192,900,157,197,905cm-1等处出现明显特征峰。分析地榆拉曼光谱,确认主要归属与已有的地榆化学成分研究结果相符。地榆拉曼光谱及其一阶导数谱可作为地榆快速准确检测的依据。     

拉曼增益系数可分离光纤中的受激拉曼散射

给出了拉曼增益系数分离光纤的定义,在考虑了N个单色光之间的两两受激拉曼散射,得到了这种光纤中单向传输的N个不同的单色光之间的受激拉曼散射（SRS）稳态耦合波方程的解析解。它适用于各单色光功率任意大小、光频率分布不均匀时的一般情况。这一结果可应用于光纤通信系统、拉曼光纤放大器和拉曼光纤激光器的设计与分析。最后把解析解与数值解进行了比较,两者取得了很好的一致。     

近场拉曼光谱技术的发展

将近场光学技术与拉曼光谱相结合,发展出近场拉曼光谱术。综述了近场拉曼光谱探测技术的发展现状,讨论了近场拉曼光谱术的优点和纳米局域光谱分析能力。对两种常用的探测方法(常规近场光谱探测方法和近场增强拉曼光谱探测方法)进行了比较,并介绍了近场拉曼光谱技术在生物、化学、纳米材料等领域的一些应用。