拉曼入門(mén)手冊:激發(fā)波長(cháng)的選擇--奧譜天成
拉曼光譜儀的激發(fā)波長(cháng)種類(lèi)繁多,例如奧譜天成常規提供的波長(cháng)有266nm,532nm,633nm,785nm,830nm,1064nm。面對如此繁多的激發(fā)波長(cháng)應該如何選擇呢?
表1 激發(fā)波長(cháng)選擇
那么紅外激發(fā)波長(cháng)的優(yōu)劣勢?
近紅外的激發(fā)波長(cháng)一般在700nm以上,常見(jiàn)的有785nm,830nm和1064nm。采用近紅外的激發(fā)波長(cháng)通常是為了抑制熒光干擾。熒光需要先吸收外來(lái)的光,然后才能發(fā)射出熒光。而拉曼是單純的光散射過(guò)程,無(wú)需吸收。大多數樣品的熒光吸收帶都處于可見(jiàn)光的部分,只有少數材料的吸收帶位于近紅外區域,因此測試大部分的樣品,近紅外激光不會(huì )引起熒光。而拉曼卻可以正常出現。當樣品在可見(jiàn)激發(fā)下有很強的熒光干擾時(shí),使用近紅外拉曼是一個(gè)很好的解決方案,可以獲得的拉曼光譜。
但是近紅外的激光激發(fā)的效率不高(拉曼信號強度與激發(fā)波長(cháng)的四次方成反比)會(huì )導致靈敏度降低。所以,785nm激光激發(fā)的拉曼強度幾乎只有532nm激光激發(fā)的拉曼強度的五分之一;1064nm激光激發(fā)的拉曼信號強度只有532nm激光激發(fā)的十五分之一。此外,CCD探測器的靈敏度在近紅外部分的響應度也比較低,因此,與使用可見(jiàn)激光測量相比,要獲得同樣的光譜質(zhì)量,近紅外拉曼的測量時(shí)間相對長(cháng)很多。
那么紫外激發(fā)波長(cháng)的優(yōu)劣勢?
紫外激發(fā)波長(cháng)一般在350nm以下,常用的有266nm。采用紫外的激發(fā)波長(cháng)同樣可以抑制熒光影響,和近紅外相似,熒光的吸收帶主要在可見(jiàn)波長(cháng)段,熒光信號和拉曼不在同一區域(近可見(jiàn)波長(cháng)段可能也會(huì )出現熒光),雖然熒光信號遠遠高于拉曼信號,但是不會(huì )受到熒光的干擾。許多生物樣品(例如蛋白質(zhì),DNA,RNA等等)會(huì )與紫外激發(fā)波長(cháng)產(chǎn)生共振,使拉曼信號增強數倍,對于測試這類(lèi)樣品的結構提供的便捷。此外,紫外激光在半導體材料中的穿透深度一般在幾個(gè)納米的量級,對于測試樣品表面的薄膜可以進(jìn)行選擇性的分析。紫外波長(cháng)的激發(fā)效率較高,因此使用較低的功率就可以激發(fā)出較強的拉曼信號。
但是由于紫外激發(fā)波長(cháng)的熱效應較高,在紫外激光照射下會(huì )使得樣品燒壞或者降解。同時(shí),紫外光束無(wú)法用肉眼看見(jiàn),紫外的激光器體積更大,操作復雜,價(jià)格也更為昂貴,使得紫外拉曼依然需要專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員操作。
在如此多樣的激發(fā)波長(cháng)的拉曼光譜儀(激光器和光譜儀一般都是配對的,無(wú)法通過(guò)購買(mǎi)多種激發(fā)波長(cháng)的激光器適用同一個(gè)光譜儀),根據自身所需檢測樣品的特性,來(lái)挑選合適的激發(fā)波長(cháng)。熒光干擾、共振增強都是需要考慮的。表2是奧譜天成的科研級便攜式拉曼和親民型的手持式拉曼,滿(mǎn)足您對測試各種樣品的需求。
表 2 產(chǎn)品列表