噻菌灵农药的表面增强拉曼光谱分析

利用表面增强拉曼光谱技术(SERS)分析噻菌灵农药的拉曼特征峰。采用微波法制备银溶胶表面增强基底,利用激光显微共焦拉曼光谱仪分别采集514.5和785 nm激发波长下的噻菌灵农药拉曼光谱,解析不同激发波长下的拉曼特征峰并进行比较。结果表明：不同激发波长下噻菌灵的拉曼峰强度和拉曼频移差异较大,514.5 nm激发波长下的782和1 012 cm-1最强,是C—H变形振动较强特征峰,而785 nm激发波长下的1 284,1 450和1 592 cm-1最强,是环振动和CN伸缩振动较强特征峰。对比分析各个激发波长下噻菌灵的SERS谱图,找到了噻菌灵农药的5个较强特征拉曼峰：782,1 012,1 284,1 450和1 592 cm-1。这些特征峰可作为食品及农产品中噻菌灵农药残留定性定量判别的依据。     

不同波长激光激发下C6H12受激拉曼散射模式竞争

发现不同波长激光激发下C6H12的受激拉曼散射模式竞争现象. 在不同波长的激光激发下,不同拉曼模式的Stokes光占优势. 短波长(404,532 nm)激光激发时小频移模式ω1(802 cm-1)为弱增益模式,大频移模式ω2(2852-3038 cm-1)为强增益模, 主要产生ω2模式的Stokes光. 长波长(808 nm)激光激发时,小频移模式ω1为强增益模式,大频移模式ω2为弱增益模式,有利于ω1模式Stokes光输出. 在普通激光拉曼光谱实验中观察到类似现象. 讨论了这一现象的产生机理及应用前景.     

激光显微共聚焦拉曼光谱仪变温系统的设计与研制

针对常规激光显微共聚焦拉曼光谱仪无法满足物质变温,特别是低温测试需求的问题,设计了适用于拉曼光谱仪的高精度变温系统。该系统采用GM制冷机作为制冷源,利用高纯无氧铜作为导冷介质,通过将GM制冷机的冷量传导至样品台,并利用控温仪进行温度控制,可以实现待测样品10 K-402 K范围的温度变化控制,控温精度高于0.008 K。相比于常规的低温测试设备,该系统无需采用液氮、液氦进行制冷,大幅降低了设备的使用及维护费用。同时,使用激光显微共聚焦拉曼光谱仪搭载该系统,成功获得了Si、V₂O₅等材料的变温拉曼光谱,验证了激光显微共聚焦拉曼光谱仪变温系统设计的可靠性。     

硅纳米线拉曼光谱的波长选择效应

我们用四种不同波长的激光作为激发源研究硅纳米线的拉曼谱 ,观察到一种反常的现象 ,即拉曼峰的频移、峰宽和非对称系数都依赖于激发光波长。考虑了量子限制效应 ,样品的尺寸分布和共振拉曼散射特性 ,对此反常现象提出了一个合理的解释     

双波长LD模块的拉曼光谱测试系统

荧光干扰是拉曼光谱检测过程中常见的干扰因素之一,而移频激发法是一种有效的克服荧光干扰的检测手段。移频激发法利用两个波长相近的激光分别激发被测物质,并将获得的拉曼光谱进行差谱。由于两次激发的荧光背景相同,而拉曼特征峰会产生平移,因此可有效地消除荧光背景的干扰,进而利用一定的算法还原拉曼特征峰。移频激发法的关键在于两个激发光波长的稳定性,不稳定的波长差将严重影响对拉曼特征峰的还原效果。本文研制了一种拉曼光谱测试系统,该系统的双波长LD模块能够产生两个波长稳定的激发光(分别为784.7和785.8 nm),满足移频激发法的测试要求。影响激发光波长稳定性的因素主要是光功率和温度,本系统中对这两个因素均进行了实时的监控,以保证激发光波长的稳定。系统的硬件部分主要包括ARM主控板、双波长LD模块及其驱动电路、温度控制板、数字光开关、光谱检测光路和光纤探头(两个高功率的蝶形封装激光器);软件部分可自动获取被测物质的拉曼光谱图,并对其进行后续的处理。在稳定性测试实验中,对系统驱动电源电流和激光器温度的稳定性均进行了测试。测试结果显示,电流波动范围小于0.01 mA、温度变化范围小于0.004 ℃,能够有效地保证激发光波长的稳定性。最后,对某品牌花生油进行了拉曼光谱检测,并对检测结果进行了处理,获得了良好的效果。     

Ge-Sb-Se硫系玻璃拉曼增益特性研究

本文制备了As_2S_3,As_2Se_3,Ge_(20)Sb_(15)Se_(65)和Ge_(28)Sb_(12)Se_(60)(mol%)四种硫系玻璃,测试了样品的折射率,红外透过及拉曼光谱.利用自发拉曼散射理论,并结合测量的拉曼光谱数据,通过将硫系玻璃与石英玻璃样品的拉曼光谱作对比的方法计算了四种硫系玻璃的拉曼增益系数gR.结果表明:As_2S_3玻璃在340 cm~(-1)拉曼频移处gR为60×10~(-13)m/W,As_2Se_3玻璃在230 cm~(-1)拉曼频移处gR为223×10~(-13)m/W,与文献报道结果基本相符.与传统光纤拉曼增益系数实验测定法相比,此方法为探索新型高拉曼增益的硫系玻璃组成提供了极大的便捷,应用此方法,计算得出Ge_(20)Sb_(15)Se_(65)和Ge_(28)Sb_(12)Se_(60)玻璃在200 cm~(-1)拉曼频移处的9R值分别为215×10~(-13)m/W和111×10~(-13)m/W.以上结果表明,不含有毒As元素的Ge-Sb-Se硫系玻璃其增益系数可达普通石英玻璃的200倍以上,为环境友好型拉曼光纤激光器基质材料提供了一种全新的可能.     

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。     

激发单色仪波长校准的标准物质的探索

找到了一种用于荧光光谱仪的激发单色仪波长校准用的标准物质。用光激发氧化钬滤光片标准物质GBW(E)130112时,能发射547.7 nm的荧光谱线。测量547.7 nm荧光的激发谱,发现激发谱峰的波长测量值为333.56, 360.43,418.39 nm,与上述标准物质证明材料所给出的真值333.8, 360.9,418.5 nm吻合得较好,说明用氧化钬滤光片标准物质GBW(E)130112可以用来作为荧光光谱仪的激发单色仪校准用的标准物质。如果选用发光效率高的材料作为稀土离子掺杂的基质和有效地提高样品的纯度、减小交叉弛豫,那么,氧化钬滤光片作为荧光光谱仪的激发谱波长校准用的标准物质的性能还会有大幅度的提高。     

激光波长对拉曼散射水温遥感系统测温精度及探测深度的影响

机载激光拉曼散射雷达技术可以快速获取次表层海水温度的三维分布,具有重要的实用价值和经济价值.首先,从理论上分析了水的伸缩振动拉曼谱峰值位置和半高全宽与激发波长之间的对应关系,发现随着激发波长的增大,拉曼峰逐渐向长波方向移动,且拉曼光谱半高全宽显著增大.然后,实验测量了不同温度下450 nm激光和532 nm激光激发的水的拉曼光谱,对比验证了上述理论分析结果.并采用单高斯峰拟合法分析了两组拉曼光谱,拟合出高斯峰峰值位置与温度之间的关系,分析了激发波长对温度测量精度的影响.研究发现,采用较长波长的激发光可以提高拉曼光谱的测量精度,从而改善测温精度.最后,建立了拉曼散射雷达方程,分析了拉曼散射系数与激光波长之间的关系,研究了激光波长对雷达系统探测深度的影响.结果表明,激光波长对雷达系统探测深度有很大的影响,采用480 nm以下波长的激光时雷达系统探测深度较大,而采用长波段激光时雷达系统探测深度会大幅降低.实际系统设计中选取激光光源时需要综合考虑上述两方面的影响.     

785nm便携式光栅外腔可调谐半导体激光器的研制和输出特性

针对移频激发拉曼光谱测试系统的小型化需求,在Littrow结构中,采用商用的785nm大功率激光二极管作为增益器件,构建了一款便携式光栅外腔可调谐半导体激光器。该激光器通过采用一种新型的波长调谐方法,即以改变半导体增益器件相对于准直透镜的水平位置来实现波长的连续调谐,实现了尺寸为140mm×65mm×50mm的小型化结构设计。相比于传统的旋转衍射光栅改变光线在光栅上的入射角来实现波长调谐的方式,该方法有效地缩减了增益器件的平移距离,从而有利于便携式外腔激光器波长的快速宽带调谐。实验结果表明,该激光器具有较宽的波长调谐范围,在340~900mA注入电流下均可实现10nm以上的波长调谐,尤其在900mA大注入电流下,其波长调谐覆盖779.40~791.07nm,调谐范围可达11.67nm,且激射线宽小于0.2nm,单波长输出功率最高可达280mW,放大的自发辐射抑制比大于25dB,呈现出较优异的输出性能,满足移频激发拉曼光谱检测系统对光源的基本要求。此外,该激光器可采用一微型压电陶瓷驱动器来实现波长的电动调谐,实验获得了1.35nm的波长调谐范围,证实了所制785nm便携式光栅外腔可调谐半导体激光器适合作为便携式移频激发拉曼光谱检测系统的光源用于减除原始拉曼光谱中的荧光背景。     

Calibration Procedure of Laser Confocal Micro-Raman SpectrometerSCIEI北大核心CSCD

As a common spectral characterization technique, Raman spectroscopy is widely used and has a specified calibration procedure. Based on laser confocal micro-Raman spectrometer, in this paper, we briefly introduced the principle, configuration and main components of Raman spectrometer. In addition, the calibration procedures were also presented, with an emphasis on the calibration of spectrometer (spectrograph) and that of excitation laser wavelength. On the basis of conventional calibration method, a novel and more accurate method was proposed to obtain the actual excitation wavelength, that is, calibration at the point of Raman shift Delta nu=0. Using this novel calibration method of excitation wavelength, Raman frequency shift values of sulfur were measured, and compared with the standard values from American Society Testing and Materials (ASTM). As a result, the measured values after calibration were consistent with those ASTM values, which indicated that the calibration method is accurate. Thus, a more reasonable calibration procedure of the laser confocal micro-Raman spectrometer was provided.     

Evidence of laser induced decomposition of triaminotrinitrobenzene from surface enhanced Raman spectroscopy

It is observed that the focused 632 nm laser of the confocal micro-Raman spectrometer decomposes triaminotrinitrobenzene (TATB). The temperature generated in the laser spot determined by measuring the ratio of the intensities of the anti-Stokes to Stokes spectra is too low to cause thermal decomposition. The observed decomposition is suggested to be a result of laser induced electronic excitation. The decomposition is even more severe when measured by surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) where it results in a highly defected graphite structure. A gold coated silicon substrate having an array of pyramidal shaped holes is used to obtain surface enhanced Raman spectra of TATB deposited on the substrate as a 10^?3 molar solution of toluene.     

基于碳纳米管手性指认的近红外荧光光谱仪的校准程序

手性指数是单壁碳纳米管（SWCNTs）亟待测量的重要参数之一,不仅直接反映了SWCNTs的直径和手性角,同时也反映了其电学特性。近红外荧光光谱法常用于指认碳纳米管的手性,而该类荧光光谱仪缺乏通用的校准方法,造成不同仪器测量结果缺乏可比性。面对该类荧光光谱仪,概括介绍设备的原理及结构,着重阐述了仪器的校准项目以及校准程序,主要包括激发光路校准（激发单色器的校准）和发射光路校准（发射单色器的校准）,通过氙灯标准谱图和激光玻璃标准谱图分别将其校准至467 nm和1 053 nm波长位置。校准完成后,使用该类荧光光谱仪对单壁碳纳米管的手性进行指认,同时使用紫外-可见-近红外光谱仪对同一样品进行手性指认,两种方法的指认结果均为(11, 1)、(8, 7)、(10, 3)、(9,5)、(11, 3)、(8, 6)、(9,2)、(7, 6)、(8, 4)、(7, 5)、(10,2)。由手性指数指认结果的一致性可验证该校准程序准确可靠。     

激光拉曼光谱仪的全系统校正

提出了一套对激光拉曼光谱仪进行全系统校正的完整方案，并在一台ＳＰＥＸ １４３０型双单色仪单道拉曼光谱仪上全面实现了这套校正，包括谱仪的波数精度及重现性，狭缝函数，光谱分辨率，功率传递系数，光谱响应，偏振光谱响应，偏振传递性能及寄生谱带检查。结果表明，在激光拉曼谱测量中许多源于光谱仪体系的测量误差实际上是不可避免的，因此对常用的谱仪要作日常的状态监控和至少一次全面系统校正，是激光拉曼谱学研究的先决条     

蔬菜和水果的显微激光拉曼光谱研究

采用显微激光拉曼光谱技术,研究测定了未经任何处理和经过清洁处理的多种蔬菜和水果表面的拉曼光谱。结果表明不同样品的表面拉曼光谱具有明显的胡萝卜素特征峰,这一相似性为进一步研究农药残留的识别提供了方便;也有一些样品出现胡萝卜素以外的其他拉曼光谱峰,为以后详细分析蔬菜和水果中各种有效营养成分提供了理论依据。利用显微激光拉曼光谱研究蔬菜、水果表面的组成和农药的残留具有简便、快速和绿色分析的前景。     

金纳米空心半球壳膜的可调谐光学性质研究

以单层聚苯乙烯微球阵列为模板,通过控制其表面金膜蒸镀时间,制备了具有不同厚度的空心半球壳结构的金纳米膜.利用扫描电子显微镜和自制光谱仪分别测量了金膜表面形貌和其透射光谱,并分析了金膜形貌与其光学性质间的关系,同时以4-巯基苯胺为探针分子测定了金膜的表面增强喇曼散射效应.结果表明,该金纳米膜的表面等离子体共振波长随膜厚度增大而发生红移,在可见与近红外波段较宽范围内可调谐,并且,当金膜共振波长与入射激发光波长较近时,探针分子可产生出较强的表面增强喇曼信号.同时,对该现象的产生机制也进行了理论解释.     

In situ diagnostics of catalytic materials using tunable confocal Raman spectroscopy

A new Raman spectroscopic setup for in situ characterization of catalytic materials based on a tunable laser system and a confocal Raman microscope is described. The laser excitation wavelength is variable over a broad range from deep ultraviolet (UV) to near‐infrared allowing for targeted use of Raman diagnostics for catalyst characterization. By utilization of resonance effects, the sensitivity of the method can be strongly increased. The potential of the setup is illustrated by new in situ Raman results on dispersed vanadium oxide catalysts obtained at 217.5 and 280 nm UV laser excitation. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

Coherent anti-Stokes Raman scattering and normal anti-Stokes Raman scattering due to LO phonons in GaP using cw diode lasers

Coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) and normal anti-Stokes Raman scattering (NARS) have been measured in (001) GaP at room temperature due to the 403 cm⁻¹ LO phonons using a continuous wave (CW) 785.0 nm fixed-wavelength pump laser and a CW Stokes laser tunable in the 800-830 nm wavelength range. CARS measurements are normally made using pulsed lasers. The use of CW diode lasers allows a more accurate comparison between the measured and calculated values of the CARS signal. The pump and Stokes laser beams were linearly polarized perpendicular to each other, same as the pump and normal Stokes/anti-Stokes scattered light for the GaP sample used in this work. The pump and Stokes laser powers incident upon the GaP sample, located in the focal plane of a 20 mm effective focal length lens, were <20 and 50 mW, respectively. The diameter of the laser beams in the focal plane of the focusing lens was determined to 40±5 μm. The pump and Stokes laser beam intensities incident upon the 0.3 mm thick GaP sample were <2 and 5 kW cm², respectively. The powers of the CARS and NARS signals were measured using a Raman spectrometer. The signal output of the Raman spectrometer was calibrated using the pump laser and several neutral density filters. The Raman linewidth (full-width at half-maximum) of the LO phonons was determined to be 0.95±0.05 cm⁻¹, using the variation of the CARS signal with the wavelength of the Stokes laser. The measured powers of the CARS and NARS signals are about a factor of 5 and 1.5, respectively, smaller than those calculated from the corresponding theoretical expressions.