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分体式拉曼光谱系统

分体式拉曼光谱系统由光谱仪、激发光源、探头和分析软件几部分组成,其中光谱仪、激发光源和探头都可以根据实际需要配置。这是一种非常灵活的拉曼光谱测量解决方案。                              

拉曼光谱测量典型配置
    一、光谱仪
    QE65PRO-Raman
            波长范围:
    780-810nm
            波长分辨率:
    0.42nm
    二、激发光源
    Laser-785半导体激光器
            波长:
    785nm +/- 0.3nm
    三、测量软件
    Spectrasuite
    四、拉曼探头
    RIP-RPB-785
    五、拉曼校准
    STAN-RAM785


STAN-RAM785通过NIST认证的标准参考,可以用来校准整个拉曼系统的相对光谱响应分布。

拉曼测量标准

 

  1. 模块式拉曼系统

模块式拉曼系统为二次设备开发以及灵活的实验架构提供了便利。整套系统通常包含有光谱仪,激光器,探头和采样支架,配合操作软件和二次编程工具,用户可以方便地将拉曼测试系统集成到自己的设备中。
下面对如何选择各个组成模块做一下介绍。

  1. 光谱仪

由于拉曼信号通常极其微弱,拉曼散射大约占总的光散射的百万分之一,因此对于光谱仪的灵敏度和信噪比的要求会比较高。我们建议采用进口的高性能光纤光谱仪,推荐MAYA2000PRO或者QE65PRO这两种型号。
 

  • MAYA2000PRO


http://www.oceanoptics.com/images/mayashot1.jpgMAYA2000PRO是一款高性价比的光纤光谱仪,兼具高灵敏度,高信噪比以及高分辨率。非常适合用于拉曼光谱的测试,以及二次设备集成。其探测器采用的是日本滨松的面阵背照式CCD,在紫外和近红外区的量子效率都是大大优于普通的线阵CCD,而拉曼测试大多采用785nm的激发波长,通过配置相应的光栅,MAYA2000PRO可以测试200-4000cm-1的拉曼频移,分辨率可以达到8cm-1或者更高,对于一些常规的物质鉴定和识别都是足够的。

 




MAYA2000PRO的探测器没有包含热电致冷模块,不适合用于长时间积分的测量,例如需要长达数分钟积分时间的应用,但是,在实际应用中,由于MAYA2000PRO的灵敏度很高,以及高信噪比(450:1),所以大部分拉曼光谱的测试时间可以在10秒以内完成,因此,MAYA2000PRO完全可以胜任大多数的应用场合。
 
左图,MAYA2000PRO探测器的量子效率曲线
 
 
 
 
 

油品的拉曼图谱,用MAYA2000PRO测试,积分时间500ms,785nm,300mW激光
 
以下是MAYA2000PRO的规格参数,
标准配置50um狭缝,拉曼频移范围200-4000波数,分辨率~10波数

探测器
 
型号:
Hamamatsu S10420
构造:
背照式, 2D
热电致冷:
像素数:
全部像素: 2068X70
有效像素: 2048x64
像素尺寸:
14 µm 平方
探测器有效范围 (mm):
28.672 水平
0.896 垂直
阱深:
200Ke-
峰值量子效率:
75%
QE @ 250 nm:
65%
光谱仪
 
积分时间:
6 ms - 5 秒
A/D 转换:
16 bit 500 kHz
动态范围:
12000:1
信噪比:
450:1
非线性偏差:
~4.0%
校正后非线性:
<1.0%
灵敏度:
~0.32 Counts/e-
 

  • QE65PRO
  • http://www.oceanoptics.com/images/qe65000fl.jpg跟MAYA2000PRO相比,QE65PRO主要改进是加装了探测器的热电致冷模块以及更低噪声的电路系统,因此可以大幅降低电子噪声,在长时间积分的测试中表现优异,可以获得极高信噪比的图谱。当然,QE65PRO的成本也会比MAYA2000PRO高出大约一倍的费用。
     
    除了拉曼光谱检测,QE65PRO也适合很多其他弱信号的测试,例如荧光、DNA测序、天文学等。

技术参数

物理外观
尺寸
182 mm x 110 mm x 47 mm
重量
1.18kg(不包括电源)
检测器
探测器型号
滨松S7031-1006
检测范围
200-1100 nm
像素
1024 x 58 (总像素1044 x 64);
像素尺寸
24.576平方微米
像素井深
1000Ke-
灵敏度
~0.065 counts/e-
量子效率
90%峰值; 250 nm处65%
光学平台
设计
f/4,交叉对称的Czerny-Turner光路
焦距
输入和输出均为101.6mm
入射孔径
5, 10, 25, 50, 100或200 μm宽度的狭缝,或光纤(无狭缝)
可选的光栅
14种可选光栅,紫外到近红外
HC1-QE型光栅
紫外到近红外
可选的OFLV滤光片
OFLV-QE (200-950 nm); OFLV-QE-250 (250-1000 nm); OFLV-QE-300 (300-1050 nm); OFLV-QE-350 (350-1100 nm); OFLV-QE-400 (400-1150 nm)
其它滤光片
长通OF-1系列滤光片
校准和聚光镜
标配
紫外增强
无需增强,探测器本身具有优异的紫外响应
光纤连接
SMA905型连接器,与0.22孔径单股光纤相连
光学特性
波长范围
由光栅决定
光学分辨率
0.14~7.7nm半最大值全波(FWHM)
信噪比
1000:1(全信号时)
A/D转换分辨率
16位
暗噪声
3 RMS计数点
动态范围
7.5 x 109 (系统),25000:1(单次操作)
积分时间
8毫秒~15分钟
杂散光
600nm时小于0.08%;435nm时为0.4%
修正后线性度
>99.8%
电子特性
功率消耗
500mA,5V直流(无热电冷却)3A,5V直流(热电冷却)
数据传输速度
扫描到内存:USB2.0接口为7ms,USB1.1接口为18ms,串口为300ms
输入/输出
10个集成的用户可编程的数字GPIO(通用输入输出接口)
模拟通道
自动归零
数据输出外接盒兼容性
触发模式
4种
发送脉冲功能
传送延时功能
连接器
30针连接器
开机时间
小于5s
暗电流
25℃下4000e/像素/秒;0℃下200e/像素/秒
电脑连接
操作系统
Windows 98/Me/2000/XP操作系统,带USB接口的Mac OS X 或Linux操作系统;带串口的32-bit Windows操作系统
电脑连接
480 Mbps下USB 2.0 ;115.2 K baud下RS-232
外围设备
SPI (3现);I2C内积分电路
温度与热电冷却
温度范围
-15 ℃~50.0℃;无冷凝现象
定点温度
软件控制,最低定点温度在环境温度40℃以下时最低-15℃
稳定性
设置温度2分钟之内跳动不超过+/-0.1℃

  1. 激光器

拉曼光谱测试都需要用到高功率,高稳定,窄线宽的激光光源,常用的波长主要是785nm,532nm。785nm的最大激光功率一般要求300mW以上,532nm的最大激光功率在50mW以上。线宽也要优于0.2nm。在这里,我们主要推荐国产的SPL系列,以及进口的LASER-785-LAB系列。
 
SPL-785系列
laser off
 
由于国内的激光器研发相当成熟,产品的性能已经达到国际先进水平,加上相对低廉的价格,SPL系列对于拉曼应用来说,是具有极高性价比的选择。
 
得益于先进的TEC温度控制系统,SPL-785具有非常优秀的温度稳定性,能够在外界温度变化的环境中稳定地工作。


 
 
785-91.BMP
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
                               

典型光谱测试数据

技术指标
 
噪声:
<1% RMS(10Hz-100MHz)
输出光纤:
建议105um,0.22 N.A. 标准耦合效率>75%
可以根据具体需求定制
预热时间:
15分钟
工作温度:
-10 °C 到 45 °C
稳定性:
<1% RMS  在8小时内
湿度:
5-95% 无结露
激光器寿命:
10,000 小时
功耗
3.0 A @ 5 VDC
输出功率 (CW): 
可选最大350mw 或者 500mw
峰值波长:
785 +/- 0.5 nm
光谱线宽:
0.2 nm (典型值)
上升时间:
<500 ms
控制:
TTL 信号模块 -- 0 到 100kHz
接头:
SMA 905 或者FC (可以定制)
光谱稳定性(温度)
<0.005nm/℃(典型)

SPL-532系列

技术指标
 
噪声:
<1% RMS(10Hz-100MHz)
输出光纤:
可定制 (105um, 0.22N.A default)
预热时间:
15 分钟
工作温度:
-10 °C 到 45 °C
稳定性:
<1% RMS in 8 hours
湿度:
5-95% 无结露
激光器寿命:
10,000 小时
功耗
3.0 A @ 5 VDC
输出功率 (CW): 
100mw (典型), 可以达到 120mw
峰值波长:
532 +/- 0.5 nm
光谱线宽:
<0.1 nm
上升时间:
<500 ms
控制:
TTL 信号模块 -- 0 to 100 kHz
接头:
SMA 905 或者 FC (可以定制)
光谱稳定性(温度)
<0.005nm/℃(典型)
 

532-100

典型光谱测试数据

可以选购的型号

  • SPL-785

785 nm 稳频多模激光器,最大输出功率300mW,线宽0.2nm,SMA光纤接口

  • SPL-785-HP

785 nm 稳频多模激光器,最大输出功率500mW,线宽0.2nm,SMA光纤接口

  • SPL-785-OEM

OEM型号,可以为工业客户定制接口

  • SPL-532    

532nm 稳频多模激光器,最大输出功率50mW,线宽0.1nm,SMA光纤接口

  • SPL-532-HP

532nm 稳频多模激光器,最大输出功率100mW,线宽0.1nm,SMA光纤接口

  • SPL-532-OEM

OEM型号,可以为工业客户定制接口
 
LASER-785-LAB系列
http://www.oceanoptics.com/images/ttypelaser.jpg
LASER-785-LAB系列进口激光器具有输出功率高,窄线宽和光谱稳定的特性。激光器内置温度控制器可以将峰值波长锁定,不会受到外界温度变化的影响(-10 ºC 到+55 ºC)。其边模抑制比优于40 dB,可以获得极高的信噪比,非常适合拉曼应用。同时该激光器也配有高性能的电子驱动和温度控制单元。
 
 


http://www.oceanoptics.com/images/laserspectra1.jpg
                       LASER-785-LAB激光谱线分析图
 

尺寸:
110 mm x 89 mm x 53 mm
重量:
600 克
噪声:
<0.5% RMS
输出光纤:
100 µm @ 0.22 NA
预热:
15 分钟
工作温度:
-10 °C to 40 °C
稳定性:
<3% 峰峰值 8 小时内
工作湿度:
5-95% 无结露
寿命:
10,000 小时
功耗
3.0 A @ 5 VDC
输出 (CW): 
>500 mW
峰值波长:
785 +/- 0.3 nm
光谱线宽:
0.2 nm (典型)
上升时间:
<500 msec
控制:
TTL 信号模块 -- 0 到 100 kHz
接口:
SMA 905

可以选购的型号:
  • LASER-785-IP-LAB

785 nm 光谱稳定多模激光器,输出功率> 350mW,FC 接口,功率不可调

  • LASER-785-LAB-ADJ

785 nm 光谱稳定多模激光器,输出功率> 350mW,FC 接口,功率可调

  • LASER-785-LAB-ADJ-S

785 nm 光谱稳定多模激光器,输出功率> 350mW,SMA接口,功率可调
 

  1. 拉曼探头

拉曼探头是一种集成多种光学元件的光纤探头,能够过滤掉收集到的激光谱线,提取微弱的拉曼信号,因此对制造工艺的要求相当高。目前能够提供商业化拉曼探头的品牌主要是美国的Inphotonics公司,该公司提供全系列的探头产品,不仅仅可应用于实验室,也可以用于工业现场。
 
  RamanProbeTM
The original RamanProbe (TM) laboratory probe这一款拉曼探头是Inphotonics的主打产品,体积小巧(4" 长x 0.5" 直径),是非常灵活的实验室测量工具。拉曼探头可以用来直接测量固体或者通过透明的比色皿测量液体。拉曼探头需要根据激光额波长来配置,所以请在订购的适合指定相应的波长。
 
专利的技术可以对瑞利散射大幅度衰减108。同时也消除了探头内部的背景散射,提高了信号质量。RamanProbe 可以完全消除在250 cm-1 之前的杂光,目前只有Inphotonics的产品可以做到。
 

采样头
不锈钢, 圆柱形探头0.5"直径(12.7 mm) x 4" 长度 (76 mm),带有集成光学元件
光谱范围
250 - 3900 cm-1 (Stokes)*
激发波长
488, 514, 532, 632, 670, 785, 830, 976 nm, 其他波长需要定制
工作距离
5 mm (标准),最大可以达到 10 mm (定制)
光纤配置
永久固定的两根光纤(105 µm激发光纤, 200 µm 标准收集光纤)以及滤光元件,N.A. 0.22
滤光效率
专利设计可以滤除瑞利谱线和来自输入输出光纤的石英光谱 (O.D. > 8 @激光波长)
物理性能
非常结实的探头和光纤,可以承受物理撞击,可以被加热到80ºC.
选项:高温版本可以承受到200ºC
光纤长度
5 m标准长度。(定制: 最大 200 m)
安全措施
发射指示器(标配)Class I  可选配采样支架
  耦合系统
标配FC 或者 SMA 905 接头


RamanProbe IITM
RamanProbe II, shown with immersion sleeve removed.RamanProbe II 是专门为浸入式溶液测量的应用开发的拉曼探头,头部长度是8",外层套管可以拆卸,这些特点使得探头可以用于真正的原位溶液分析。探头的焦距可以根据测量的溶液类型进行调节。标准的浸入式套管材料是不锈钢,带有一个蓝宝石窗口。套管拆除后,探头可以继续用于固体和比色皿的测试。

 

 

规格参数

采样头
不锈钢圆柱形探头,带有外套管,总的直径 5/8" (15.8mm) x 8" (230 mm) 长度
激发波长
514, 532, 632, 670, 785, 830 nm其他波长需要定制
光谱范围
250 - 3900 cm-1 (Stokes)*
工作距离
可以根据测量溶液的粘稠度来优化
光纤配置
永久固定的两根光纤(105 µm激发光纤, 200 µm 标准收集光纤)以及滤光元件,N.A. 0.22
滤光效率
专利设计可以滤除瑞利谱线和来自输入输出光纤的石英光谱 (O.D. > 8 @激光波长)
物理性能
探头部分可以承受最高温度 200ºC。 蓝宝石窗密封在不锈钢套管内,也可以选配石英窗片,适合 633 和670 nm激发
光纤长度
5 m std. (选配: 最大 200 m)
安全措施
发射指示器(标配)Class I  可选配采样支架
  耦合系统
标配FC 或者 SMA 905 接头


http://www.inphotonics.com/RPB.jpgRPB 实验室级探头
RPB拉曼探头是一款高性价比的产品,适合一般的实验室测量。
 
 
 
 

 
规格尺寸

光纤配置
采样头
阳极铝探头, 4.2" x 1.5" x 0.5" (107 x 38 x 12.7 mm ), 配有 1, .5" 长度(38 mm) 不锈钢探棒
  拉曼频移
300 - 3900 cm-1 (Stokes)*
激发波长
514, 532, 632, 670, "785" (782-788), 830 nm (激光波长必须是 +/- 1.5 nm 指定波长,除了785 nm 版本)
工作距离
7.5 mm (std.), 5 or 10 mm 可选
永久固定的两根光纤(105 µm激发光纤, 200 µm 标准收集光纤)以及滤光元件,N.A. 0.22
滤光效率
专利设计可以滤除瑞利谱线和来自, 输入输出光纤的石英光谱 (O.D. >6 @激光波长)
物理性能
最高工作温度为 80ºC
光纤长度
1.5 m
安全措施
手动的快门调节激光输出; Class I 样品支架可选
  耦合系统
标配FC 或者 SMA 905 接头

支架

根据您的测量需求,可以提供定制拉曼支架。例如带有一维调整的平台,或者不同类型比色皿的适配器。
      

  1. 附件

HG-1波长标定光源
产品介绍
小巧,低成本的HG-1汞灯适合用于UV-VIS-NIR光谱系统的波长校准光源。HG-1能够发射汞氩元素的谱线,光谱范围是253-922 nm,氩元素二级谱线,光谱范围可到达1700nm,可用于快速,可靠的波长标定。HG-1的机身背面可以找到汞和氩元素的辐射谱线数据。
主要特点
HG-1光源通过光纤和光谱仪连接,进行波长标定,通过EXCEL电子数据表或计算器回归计算,得到标定系数。HG-1提供12VDC电源(包括系统)或9V电池(不包括)。
 
 

输出 汞氩低压力气体
光谱范围 253-1700 nm
尺寸 125.7 x 70 x 25.8
功耗 250 mA at 12 VDC
电源 12 VDC 变压器(包括) 或
9 VDC 电池(额外)
内电压  30 kHz时600伏特
灯泡寿命 ~ 3,500 小时(在20 mA)
稳定性 ~1分钟
孔径 3 mm
连接器 SMA 905


波长标定附件
PS-HG1-ADP波长标定适配器是一种1-cm尺寸的比色皿形状的附件,可以安装到1-cm比色皿支架,通过光纤连接HG-1。适配器可用于带有比色皿支架的分光光度计的波长标定。

友情链接
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