拉曼光譜儀常見(jiàn)的10個(gè)問(wèn)題及解答

　　當你*次使用拉曼光譜儀或操作軟件時(shí)，經(jīng)常會(huì )遇到一些所謂的共同問(wèn)題的困擾。實(shí)際上這些所謂的問(wèn)題可以用十分簡(jiǎn)單的方法解決。下面列出一些常見(jiàn)的問(wèn)題和解決方法，可使你不必翻查儀器說(shuō)明書(shū)或儀器維修工程師。
　　1為什么儀器不工作？
　　不管是新手或是有一定操作經(jīng)驗的實(shí)驗員在使用儀器的過(guò)程中或多或少會(huì )碰到這個(gè)所謂的“嚴重”問(wèn)題。實(shí)際上解決的辦法非常簡(jiǎn)單，下面總結列出了一些常見(jiàn)的導致你不能得到一張拉曼譜圖的原因，如果你不喜歡動(dòng)手調整儀器或操作激光，那么就順序檢查下列各項以?xún)x器和所有附件都正確接通。
　　檢查儀器和所有附件插座都插好并接通電源。
　　激光器（如果附帶電源）都插好并接通，由于激光器有不同種類(lèi)，可參照每個(gè)激光器的說(shuō)明書(shū)獲取進(jìn)一步的幫助。
　　在有兩個(gè)或多個(gè)激光器的系統中，確保聯(lián)鎖系統設置在正確的位置上，正確的激光器被接通。
　　檢查儀器的外罩處于安全的關(guān)閉狀態(tài)，聯(lián)鎖裝置正在運轉。
　　如果以上操作都已經(jīng)檢查過(guò)，你就可以準備進(jìn)行光譜測試了。將樣品放置在顯微鏡下，啟動(dòng)光譜操作軟件，如果你仍不能得到光譜，檢查下面各項。
　　樣品被正確地放置在顯微鏡下，即樣品被地聚焦并照射在樣品正確的位置上。測量時(shí)經(jīng)常需改變不同的測試區域以避免因樣品不純帶來(lái)一些非期望結果的可能。
　　激光正確輻照在樣品上，顯微鏡光圈的孔徑設置正確并處于正確的位置上（不同品牌的拉曼光譜儀按各自的要求處理）。
　　檢查所有軟件窗口的設置是否正確
　　檢查成像區域設置窗口的數值并激光像點(diǎn)處于該區域的中心。標準成像區域應該是激光像點(diǎn)中心垂直方向兩邊各10個(gè)像元。檢查狹縫的設置，當進(jìn)行標準操作時(shí)，狹縫應為50μm。
　　如果CCD探測器飽和了，你將得不到任何有用的信息?？刹捎媒档图ぐl(fā)光功率或提高儀器的共焦程度來(lái)避免。
　　當檢查完上述各項后，你應該可以得到一張樣品的拉曼譜圖。如你仍然不能得到譜圖，可先嘗試測試單晶硅的拉曼譜。單晶硅是良好的拉曼散射體，可以用來(lái)幫助驗證儀器的性能。如果用單晶硅樣品可以獲取硅的520cm-1峰，再?lài)L試測試樣品?，F在你可以得到樣品的拉曼信號，但可能噪聲較大。在這種情況下，可參照Q4的建議來(lái)提高信噪比和信背比。
　　2為什么我得到的光譜中總是有隨機的、尖銳的譜線(xiàn)？
　　這些譜線(xiàn)一般被認為是宇宙射線(xiàn)。宇宙中的高能粒子輻照在CCD探測器上會(huì )導致電子的產(chǎn)生進(jìn)而被相機解釋為光的信號。宇宙射線(xiàn)在時(shí)間和產(chǎn)生的光譜位移上是隨機的，它們有很大的強度、類(lèi)似發(fā)射譜線(xiàn)、半高寬較小(<1.5m-1)。為確認宇宙射線(xiàn)的存在，你可馬上重新掃描光譜會(huì )發(fā)現峰的消失。如果譜線(xiàn)依然存在，則很有可能是室內光線(xiàn)的干擾，可參見(jiàn)Q3問(wèn)題的解答。
　　宇宙射線(xiàn)隨著(zhù)掃描曝光時(shí)間的增加出現的概率會(huì )增加，因此當你長(cháng)時(shí)間掃描一個(gè)光譜時(shí)，必須避免宇宙射線(xiàn)在光譜中的出現，這可以通過(guò)軟件中宇宙射線(xiàn)去除能完成。這是一些軟件中包含的實(shí)驗設置功能，當使用時(shí)，將在同一樣品位置掃描三次（相當于積分三次），軟件將比較這三次掃描獲得的光譜并去除沒(méi)有在所有光譜中出現的尖銳峰。
　　3我總是在測試時(shí)得到一些位置重復的、尖銳的譜峰，為什么？
　　當你在重復測試一個(gè)樣品時(shí)發(fā)現有一些尖銳譜線(xiàn)在相同的位置重復出現時(shí)，可以排除它們是宇宙射線(xiàn)的可能(因宇宙射線(xiàn)的位置足隨機的)。這些重復的尖銳譜線(xiàn)通常來(lái)自日光燈的發(fā)射或CRT顯示器的磷光發(fā)射，尤其當用長(cháng)工作距離的物鏡時(shí)問(wèn)題更嚴重。它們也可能來(lái)自氣體激光器發(fā)射的等離子線(xiàn)，需仔細鑒別。
　　拉曼光譜中的熒光干擾來(lái)自于汞的發(fā)射，可以將室內的日光燈關(guān)閉或在較暗的白熾燈下工作。儀器室內應盡可能暗。簡(jiǎn)單的做法是將儀器室裝飾成暗房樣式，以避免任何來(lái)自所謂白光發(fā)射的無(wú)數反常規的發(fā)射譜線(xiàn)。
　　磷光線(xiàn)的干擾主要是CRT顯示器上所鍍磷光物質(zhì)引起。如發(fā)現此種情況，可將CRT顯示器關(guān)掉或將熒光屏的亮度調暗。需要牢記的是：這些發(fā)射譜線(xiàn)的波數值永遠是在同一個(gè)坐標值上，當轉換不同波長(cháng)激光激發(fā)時(shí)它們在拉曼譜上的位置是隨著(zhù)移動(dòng)和改變的。
　　當上述方法都不能解決問(wèn)題而你正在使用514nm激光進(jìn)行激發(fā)時(shí)，檢查等離子線(xiàn)濾光片是否已經(jīng)插上。在其它激光配置系統中，要么不需要檢查，要么激光器上已經(jīng)包含了濾光片。
　　4為什么測試時(shí)一些光譜給出十分強的背景信號，而這些信號湮蓋了拉曼信號？
　　一些發(fā)熒光或磷光的樣品在測量時(shí)會(huì )給出非常高的背景光譜。令人遺憾的是這些是樣品材料的本征性質(zhì)，是激光輻照下無(wú)法避免的結果，而且通常情況下熒光比拉曼信號更強。盡管這樣，我們仍可采取一些措施減少或減輕熒光副作用。
　　猝滅：一些樣品可采用測試前將激光輻照在表面一段時(shí)間對熒光進(jìn)行猝滅以減小熒光光譜的背景增強拉曼信號。猝滅的時(shí)間根據樣品不同可從幾分鐘到幾小時(shí)。值得注意的是：猝滅效應是呈指數衰減的，一開(kāi)始就可觀(guān)察到。
　　共焦模式：采用共焦模式測量強光下輻照的小體積樣品時(shí)熒光將會(huì )大大降低。該法也同樣適合有熒光襯底的樣品，例如被熒光物質(zhì)基體包裹的樣品。
　　改變激發(fā)激光的波長(cháng)：有時(shí)改變波長(cháng)是*可行的避免熒光干擾的方法。對用可見(jiàn)光激發(fā)的系統，熒光都是一個(gè)頭痛的事情，將激發(fā)波長(cháng)移至紫外或近紅外區域很可能解決或減少此類(lèi)問(wèn)題。
　　如果拉曼實(shí)驗室里有太多的室內光源比如熒光、白熾燈或日光燈等，這會(huì )在測試光譜上出現不必要的背景信號。因此在測試的時(shí)候應將室內光關(guān)閉或降到zui小或用遮光罩將樣品臺罩住以避免外界的雜散光進(jìn)入光譜儀。
　　5為什么待測樣品的信號很弱？信噪比很差？
　　當進(jìn)行樣品測試時(shí)發(fā)現拉曼光譜信號很弱，首先要檢查樣品是否正確放置在顯微鏡下并且處于聚焦狀態(tài)。你也可以將測試區域移到樣品的另一個(gè)部位。同時(shí)檢查儀器是否處于常規狀態(tài)而不是處在共焦狀態(tài)。如果激光功率小于100％，應嘗試提高功率增強信號。如果光譜噪聲很大，可采用增加掃描積分時(shí)間或積分次數來(lái)提高信噪比。
　　增加掃描積分時(shí)間可以讓CCD獲取更多的拉曼信號，增強整個(gè)無(wú)關(guān)噪聲的特征。該法適宜于當背景和拉曼信號都低的情景。當兩者都不強時(shí)，增加積分時(shí)間只會(huì )增加CCD探測器飽和的機會(huì )。
　　對幾個(gè)特定的掃描光譜進(jìn)行數據疊加可以增強隨機背景噪聲下的拉曼信號，增加信噪比。
　　適當選擇掃描積分時(shí)間和積分次數可獲得zui大可能的曝光度增加信噪比。不過(guò)要注意一點(diǎn)：信噪比跟積分次數的平方根成正比，疊加四次可獲得二倍信噪比的提高。
　　另一個(gè)與信噪比密切相關(guān)的參數是信背比。如果背景部分很高，將會(huì )湮蓋拉曼信號只給出系統噪聲。
　　6怎樣避免被測試的樣品被激光燒毀？
　　當你進(jìn)行樣品測試時(shí)，激光照射在樣品表面的能量是非常大的，尤其在采用NIR或UV激光激發(fā)時(shí)。尤其是一些樣品在光照下對熱或光是十分敏感的，這會(huì )導致測量信號包含樣品燒毀后的特征，而不是樣品本征的信號(例如，非晶碳膜在1500cm-1波數附近的本征峰在強光激發(fā)時(shí)會(huì )顯示出石墨化的碳峰)。通常遇到這樣的問(wèn)題時(shí)，可在樣品測試前后通過(guò)顯微鏡白光像觀(guān)察樣品表面是否發(fā)生明顯變化，因此需選擇正確的激光功率來(lái)進(jìn)行測試。
　　為避免樣品表面燒毀，在開(kāi)始測試時(shí)應選用較低的激發(fā)功率，尤其用NIR或UV激光激發(fā)時(shí)。在樣品不被燒毀的前提下可提高激發(fā)功率以得到zui強的信號。當激光功率衰減到1％仍無(wú)法避免樣品燒毀時(shí)，可考慮轉換低倍物鏡以降低照射在樣品表面的功率密度。另外還可采用欠焦照射模式或線(xiàn)聚焦照射模式。如果問(wèn)題是由于高功率二極管激光器引起的，可考慮轉換成低功率可見(jiàn)激發(fā)系統。
　　7當你測試的樣品是液態(tài)、粉末或體積非常大時(shí)怎么辦？
　　液體樣品可采用毛細管或液體池或直接將液體滴在載玻片上進(jìn)行測試，粉末樣品可取少許放置在載玻片上進(jìn)行測試，固體大樣品可由儀器公司提供的大樣品臺進(jìn)行測試。
　　8當你的樣品需要在不同高壓下測試怎么辦？
　　可向儀器公司購置或在國內相關(guān)單位訂制一套拉曼高壓樣品測試池來(lái)對你的樣品進(jìn)行高壓測試。
　　9當你想進(jìn)行偏振拉曼測量時(shí)該怎么辦？
　　應配置一套偏振片和半波片進(jìn)行測試，偏振拉曼可幫助你對分子振動(dòng)的對稱(chēng)性進(jìn)行檢測。
　　10為什么將測試樣品放置不同取向時(shí)得到的拉曼譜圖不相同？
　　這是因為入射激光照射在樣品表面不同晶面取向上引起的。采用四分之一波片對激光進(jìn)行擾偏可幫助去除方向效應。一般可向儀器公司或其它提供光學(xué)元件的公司購買(mǎi)四分之一波片。