拉曼光谱技术在材料科学研究中的应用
拉曼光谱在材料科学中是物质结构研究的有力工具,在相组成界面、晶界等课题中可以做很多工作。包括:
(1)薄膜结构材料拉曼研究:拉曼光谱已成CVD(化学气相沉积法)制备薄膜的检测和鉴定手段。拉曼可以研究单、多、微和非晶硅结构以及硼化非晶硅、氢化非晶硅、金刚石、类金刚石等层状薄膜的结构。
(2)超晶格材料研究:可通过测量超晶格中的应变层的
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拉曼光谱技术在材料科学研究中的应用
拉曼光谱在材料科学中是物质结构研究的有力工具,在相组成界面、晶界等课题中可以做很多工作。包括:
(1)薄膜结构材料拉曼研究:拉曼光谱已成CVD(化学气相沉积法)制备薄膜的检测和鉴定手段。拉曼可以研究单、多、微和非晶硅结构以及硼化非晶硅、氢化非晶硅、金刚石、类金刚石等层状薄膜的结构。
(2)超晶格材料研究:可通过测量超晶格中的应变层的拉曼频移计算出应变层的应力,根据拉曼峰的对称性,知道晶格的完整性。
(3)半导体材料研究:拉曼光谱可测出经离子注入后的半导体损伤分布,可测出半磁半导体的组分,外延层的质量,外延层混品的组分载流子浓度。
(4)耐高温材料的相结构拉曼研究。
(5)全碳分子的拉曼研究。
(6)纳米材料的量的子尺寸效应研究。
拉曼光谱
拉曼光谱具有明显的优势,主要包括:水的拉曼散射很微弱,是研究水溶液中的生物样品和化学化合物的理想工具;波数范围广,可对有机物及无机物进行分析;拉曼光谱具有指纹图谱特点,谱峰分辨率高、清晰尖锐,适合进行不定项检测等;抗干扰能力强,无需进行复杂的样品准备,可进行分析;对测试样品的量要求少,只需要少量的样品就可以实现检测。
同时,随着纳米增强试剂和光源技术的发展与应用,使基于拉曼光谱的检测技术得到了广泛的发展和应用。目前,这一技术已被广泛用于食品安全、环境科学,公共安全、生物医学等领域,成为检测市场中一个热点。
拉曼光谱仪的原理
拉曼光谱仪的原理非常简单,当光打到样品上时候,样品分子会使入射光发生散射。大部分散射的光频率没变,我们这种散射称为瑞利散射,部分散射光的频率变了,称为拉曼散射。散射光与入射光之间的频率差称为拉曼位移。 不同的拉曼光谱仪组成及结构会有些细微的不同,但一般都是由激光光源、样品装置、滤光器、单色器(或干涉仪)和检测器等组成。 1、 激发光源: 常用的有Ar离子激光器,Kr离子激光器,He-Ne激光器,Nd-YAG激光器,二极管激光器等。拉曼激发光源波长:325nm(UV),488nm(蓝绿),514nm(绿),633nm(红),785nm(红),1064nm(IR)。 2、 样品装置: 样品放置方式,包括直接的光学界面,显微镜,光纤维探针和样品。 3、 滤光器: 激光波长的散射光(瑞利光)要比拉曼信号强几个数量级,必须在进入检测器前滤除,另外,为防止样品不被外辐射源照射,需要设置适宜的滤波器或者物理屏障。 4、 单色器和迈克尔逊干涉仪: 有单光栅、双光栅或三光栅,一般使用平面全息光栅干涉器一般与FTIR上使用的相同,为多层镀硅的CaF2或镀Fe2O3的CaF2分束器。也有用石英分束器及扩展范围的KBr分束器。 5、 检测器: 传统的采用光电倍增管,目前多采用CCD探测器,FTRaman常用的检测器为Ge或InGaAs检测器。
拉曼光谱仪搭建&维修
1. 光路平台倒置, 光学元件都是头朝下倒置着固定在上面的。而一般我们搭光路都是在光学平台上方正置,但这个等于把光学平台倒过来。
2. 785 nm 激光器坏了两次。
3. 内部胶水老化,拆开后竟然发现光栅掉脱落,反射镜脱离。这与光路平台倒置的设计也分不开。
4. 内部做工粗糙,简直粗制滥造。例如: 用银色胶带挡杂光。(漏光也就算了,为啥不用黑的)
5. 顶部是个弧形的热沉,为拆下倒置维修造成很大障碍,弧形的热沉底,使修理很不稳定,需要借助外界固定。
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