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拉曼散射原理权威发布_表面增强拉曼散射原理(2024年11月精准访谈)

内容来源：麦吉窗影视所属栏目：观点更新日期：2024-11-28

拉曼散射原理

COMSOL光学仿真与模型全解析 𐟌Ÿ 个人光学工程师，专注于光学领域的仿真，帮助众多同学和个人解决光学问题： 1️⃣ 光束约束与叠加物理模型：包括点光源、柱面透镜和接收屏的光束叠加分析。 2️⃣ 涡旋光OAM：在COMSOL中定义不同阶数的涡旋光束传播，比较不同拓扑荷数下的光束特性。 3️⃣ 光子晶体线缺陷波导能带分析：研究光子晶体的能带结构，探索线缺陷波导的传输特性。 4️⃣ 螺旋相位板光场调控：通过螺旋相位板对光场进行调控，实现特定功能的光学器件。 5️⃣ 透镜-光纤耦合光路反射型光开关：设计透镜与光纤的耦合光路，实现反射型光开关。 6️⃣ 光学折射-液面高度传感：利用光学折射原理，通过液面高度传感来测量液体的变化。 7️⃣ 二位拓扑光子晶体逻辑门：设计基于光子晶体的逻辑门，实现特定逻辑运算。 8️⃣ 二氧化钼的拉曼散射物理模型：研究二氧化钼的拉曼散射现象，探索其物理机制。 9️⃣ 电磁波模型：金属超表面光栅的TE/TM偏振下斜入射不同衍射级反射光谱计算。 𐟔Ÿ AlGaAs纳米天线倍频产生（二次谐波非线性效应SHG）三维模型：研究AlGaAs纳米天线的倍频效应，探索非线性光学现象。 1️⃣1️⃣ 光学模型：PT对称耦合波导：设计PT对称耦合波导，研究其传输特性。

𐟔揭秘拉曼光谱的神奇原理✨ 𐟌𘤽 是否对拉曼光谱感到好奇？今天，我们将一探究竟，了解这一神奇技术的背后原理！ 𐟒ᦋ‰曼光谱，是通过拉曼散射来揭示样品化学成分的强大方法。当单色光源（如激光）照射样品时，光子与分子相互作用，产生拉曼位移。这是由于光子在散射过程中能量发生变化，反映了分子从基态到激发态的能量差异。 𐟔쨿™一过程如何进行呢？激光器发出光束，经过一系列光学元件的精准聚焦和调整，最终照射到样品上。散射出的光再经过收集、聚焦，最终被探测器捕获并分析。 𐟌Ÿ拉曼光谱在多个领域都有广泛应用，如生命科学、医学和材料科学等。它无需对样品进行任何处理，就能提供丰富的化学信息，且无损于样品本身。 𐟚€现在，你是否对拉曼光谱有了更深入的了解呢？这一技术不仅揭示了物质的微观世界，还为科研工作者提供了强大的分析工具。未来，随着技术的不断进步，拉曼光谱将在更多领域绽放光彩！

分布式光纤测温是基于自发拉曼Raman散射效应。当大功率窄脉宽激光脉冲LD入射到传感光纤后，激光与光纤分子相互作用产生极其微弱的背向散射光，背向散射光再次经过分光模块，隔离 Rayleigh散射光，透过温度敏感的anti-stokes信号光和温度不敏感的stokes参考光，并且由同一探测器接收，根据两者的光强比值可计算出温度。然后根据光时域反射OTDR技术，确定散射信号所对应的光纤位置。系统使用标准的通信单模光纤作为传感器，“传”“感”合一，可实时监测细微的温度和应变变化，在长输油气管道、海底光电复合缆、电力架空线、大坝、桥梁等领域具有重要应用。基于这个原理，目前，英诺科技分布式光纤测温系统已用于电缆温度监测、封闭式母线排温度监测、油储罐温度监测、输油管道/天然气管道温度监测等。「分布式光纤测温」「分布式测温」「拉曼散射」「管道监测」福州英诺科技的微博视频

𐟔 拉曼光谱的神奇原理 𐟒ᠦ‹‰曼光谱的原理，你了解吗？它可是基于印度科学家C.V.拉曼的伟大发现哦！ 𐟌ž 当单色光温柔地洒在透明样品上，大部分光会轻松穿过，但小部分会被样品在各个方向上散射。 𐟒련🙤𚛦•㥰„光分为两类：瑞利散射和拉曼散射。在瑞利散射中，光子与样品分子只是友好地碰撞，方向变变，能量没变。 𐟒堨€Œ拉曼散射就不同了，光子与分子会进行非弹性碰撞，交换能量，就像两个人在跳舞，一个转圈圈，一个挥洒汗水。 𐟔젨🙧獨ƒ𝩇交换让光子的能量发生变化，产生了拉曼散射光。而且哦，拉曼位移（散射光频率与激发光频率之差）只取决于散射分子的结构，就像每个人的指纹都是独一无二的。 𐟧 所以，拉曼光谱就像是我们分析分子结构的超级工具！是不是觉得很神奇呢？✨

𐟔 拉曼光谱：探索物质世界的秘密 𐟌Ÿ 拉曼光谱：分子结构的神秘探针拉曼光谱（Raman spectroscopy）是一种强大的分析方法，它基于拉曼散射效应，通过测量与入射光频率不同的散射光谱，揭示分子振动和转动的信息。这种技术被广泛应用于分子结构的研究，成为了科学研究和工业生产中不可或缺的工具。 𐟔 拉曼光谱的原理拉曼光谱的原理利用激光与物质分子间的相互作用，测量样品产生的散射光谱。散射光谱分为两大类：瑞利散射（散射光频率与入射光相同）和拉曼散射（散射光频率与入射光不同）。当分子吸收能量从低能态跃迁到高能态，光子失去部分能量，频率变小，产生斯托克斯散射；反之，当分子从高能态跃迁到低能态，光子得到能量，频率增大，产生反斯托克斯散射。由于室温下分子多处于基态，斯托克斯散射的强度远大于反斯托克斯散射，因此拉曼散射主要指的是斯托克斯散射。 𐟒ᠦ‹‰曼光谱的特点无损检测：对样品无损伤，适用于珍贵文物、生物样品等的分析。操作简便：仪器使用便捷，无需复杂的操作流程。高特异性：拉曼光谱具有分子指纹特性，能够提供样品的独特信息，用于准确鉴别物质。高灵敏度：检测灵敏度低至ppt水平，能够检测到微量的物质。高稳定性：仪器具有良好的稳定性与可靠性，使用方便，维护量少。分析速度快：通常在2分钟内即可得到分子结构分析结果。适用范围广：适用于测定固体、液体、气体等各种形态的样品。微量分析：样品需求量少，有时只需微量样品即可进行分析。 𐟌 拉曼光谱的应用药物分析：拉曼光谱在药物分析领域有着广泛的应用，可以进行质量控制、成分鉴定、药物鉴别，还能定量测定不同配方中的药物活性成分。矿物分析：拉曼光谱是矿物表征和检测水及有机/无机碳形态的强大工具，通过拉曼光谱可以有效地对行星表面的岩石和土壤中的矿物比例进行量化。材料分析：拉曼光谱是材料分析的权威方法之一，适用于任何材料体系，能够提供材料结构方面的许多重要信息。食品安全：拉曼光谱在食品安全领域的应用主要包括食品成分分析、食品掺假检测、微生物检测、农药残留检测等。环境监测：拉曼光谱主要用于水质污染监测、表面污染检测和其他有机污染物。例如，可以实时监测废水中的有机污染物，或追踪大气中的有害气体。生命科学：拉曼光谱可用于蛋白质、核酸等生物大分子的结构分析，检测细胞内特定分子的浓度变化等。此外，拉曼光谱还可以用于细胞和组织的癌变检测。刑事科学：拉曼光谱可用于分析犯罪现场的物证，对爆炸物、墨迹等的痕迹进行无损检测，为法庭提供科学证据的有力手段。拉曼光谱以其独特的优势，成为了科学研究和技术应用中不可或缺的工具。无论是材料科学、生物学还是环境监测，拉曼光谱都发挥着重要作用。

拉曼光谱仪基本原理和典型应用-莱森光学拉曼光谱仪是一种用于记录和分析拉曼散射光谱的仪器。它由激励光源、样品舱、滤波器、色散系统、探测器和信号处理模块等多个组件组成。根据原理的不同,主要分为光栅分光式拉曼光谱仪和傅里叶变换拉曼光谱仪。随着科学技术的不断进步,拉曼光谱仪的性能和功能不断提升。便携式拉曼光谱仪具有小型化、便携性和实时分析的特点,适用于野外和实地应用。片上拉曼光谱仪利用微纳加工技术,将光学元件集成在芯片上,实现了更小型化和高度集成的设备。拉曼光谱仪在化学成分分析,环境监测,食品检测等领域有着广泛的应用。 01 拉曼光谱仪 1.1瑞利散射光的散射通常是指人射光与物质中的微粒(如分子、粒子或晶格)相互作用后,部分光能被吸收、发射或转换,并沿不同的方向传播的过程。其核心是一定频率的人射光与物质相互作用后,分子或原子吸收人射光的能量,进人激发态并发生辐射跃迁,将激发态能量以光子的形式释放出来。弹性散射则是指光与介质中的微粒或分子发生碰撞后,不发生能量转移,散射光与人射光频率相同,即瑞利散射(RayleighScattering)。非弹性散射则是指光与介质中的微粒或分子发生碰撞后,发生能量转移,导致散射光的频率相对于人射光的频率发生变化,拉曼散射是非弹性散射中的一种,如图1所示。在斯托克斯散射过程中,样品吸收了激发光的能量,散射光的频率低于人射光;反斯托克斯散射与之相反,散射光频率高于人射光频率。 phplshbT6 图1(a)光与物质相互作用示意图(b)拉曼散射和瑞利散射能级跃迁图 02 拉曼光谱仪 2.1拉曼光谱分析系统拉曼光谱分析系统主要由激励光源、样品舱、滤波器、色散系统、探测器和信号处理模块等多个组件组成。激励光源通常采用单色性好的激光器,用户可根据样品特点选择激发波长和功率;滤波器和色散系统是拉曼光谱分析系统的关键组件,滤波器主要用于滤除激发光源和瑞利散射光,色散系统的分光能力很大程度决定了仪器的分辨能力;信号处理模块主要用于数据采集、处理和显示等。根据色散原理的不同,拉曼光谱仪主要分为光栅分光式拉曼光谱仪和傅里叶变换拉曼光谱仪。便携式拉曼光谱仪具有小型化、便携性和实时分析的特点,适用于野外和实地应用。片上拉曼光谱仪利用微纳加工技术,将光学元件集成在芯片上,实现了更小型化和高度集成的设备。 phpTtWvpQ 图2 拉曼光谱仪标志性发展历程 2.2光栅分光式拉曼光谱仪光栅分光式拉曼光谱仪利用激光激发样品产生拉曼散射,拉曼散射光通过光栅进行分光,光栅将不同波长的光在空间分离开来,分离后的拉曼光谱被传送到光电探测器进行检测和记录。光电探测器将光信号转换为电信号,并通过数据处理系统进行处理和分析,最终得到样品的拉曼光谱信息,从而实现对样品的分析和表征。 phpsWa2CB 图4 光栅分光式拉曼光谱仪:(a)线激发共聚焦显微拉曼光谱仪(b)基于超快激光的可调谐拉曼系统(c)双波长激光移频激发拉曼光谱测试系统 2.3傅里叶变换拉曼光谱仪傅里叶变换拉曼光谱仪利用干涉原理和傅里叶变换技术,极大限度地抑制噪音信号,大幅度提高了仪器的信噪比和灵敏度。与传统的色散型光谱仪相比,它具有高信噪比、高分辨率等优点。 phpCblDOn 图5 傅里叶变换拉曼光谱仪:(a)改进的空间外差拉曼光谱仪(SHRS)(b)视场扩大空间外差拉曼光谱仪(e)空间外图5差显微差分拉曼光谱(SHMDRS)(d)双折射楔形傅立叶变换拉曼光谱仪 03 拉曼光谱仪典型应用场景拉曼光谱仪在化学成分分析、环境监测、食品安全检测等领域广泛应用。 3.1化学成分分析拉曼光谱仪通过捕捉样品的散射光谱,可迅速获得关于分子振动和分子结构的详细信息,这种高分辨率、高灵敏度、高选择性、快速实时分析能力使得拉曼光谱仪在药物研发、生物医学和化学反应动力学等领域中成为识别化学成分的不可或缺的工具。 phpwcy786 图7 片上光谱仪:(a)具有硅光子谐振器的超高分辨率片上光谱仪;(b)微环谐振器辅助傅立叶变换(RAFT)光谱仪,(c)片上硅MEMS计算光谱仪;(d)片上微环谐振器阵列光谱检测系统(MRRAS) 3.2环境检测利用拉曼光谱仪(图9a)对勘探区的钻孔样带地下约70米深度的氧气和二氧化碳浓度进行监测。通过便携式拉曼光谱结合气溶胶微浓缩技术对空气中痕量可吸入结晶二氧化硅浓度进行测量(图9b),实现了8~55ng范围内的检测极限,比标准化X射线衍射和红外光谱方法低两到三个数量级。 phpPyue0A 图9 (a)拉曼光谱仪对勘探区地下气体检测;(b)便携式拉曼光谱仪测量空气中痕量可吸入结品二氧化硅浓度;(c)拉曼光谱仪检测污水中的微塑料;(d)拉曼光谱仪对成都地区的大气细颗粒物成分分析 3.3食品安全在食品安全领域,美国食品药品监督管理局欧洲食品安全局、加拿大食品检验局等多个国家和地区的监管机构推荐使用拉曼光谱技术对食品进行成分分析、掺假检测、有害物质检测等。拉曼光谱仪在药品检测中也起到了极大的作用,美国食品药品监督管理局通过其药品质量监管计划(cGMP)认可拉曼光谱作为药品成分分析和质量控制的手段。 phpNstLya 图10 拉曼光谱仪在食品安全监测不同场景中的应用:(a)鉴定小麦和高梁籽粒中的真菌感染(b)对玉米粒无创分析(c)对食品加工中产生的果糖杆菌、发酵乳杆菌等菌类进行了分析鉴定(d)结核病生物标志物定量检测(e)临床诊断登革热(D)检测胶质瘤细胞外囊泡 04 总结与展望拉曼光谱仪作为一种非侵入性、样品制备简单、高灵敏度的光谱分析工具,在化学、生物学、材料科学等领域展现出了强大的分析能力。通过激发样品并测量其散射光谱,拉曼光谱仪实现了对分子振动和结构信息的非侵入性探测,为研究分子结构、振动和转动信息提供了重要手段。在实时分析和微量物质检测方面,拉曼光谱仪具有显著优势,为科学研究和工业应用提供了重要支持。

光学仿真专家，解决各种光学问题 𐟌ˆ 大家好，我是你们的光学仿真专家，专门研究光学领域的各种仿真问题。无论是学术研究还是工程应用，我都能帮你解决各种光学难题。下面是一些我擅长的工作领域，大家可以看看有没有需要帮忙的地方：光束约束与叠加模型 𐟓˜ 这个模型主要是研究光束在传播过程中如何被约束和叠加的。比如，点光源经过柱面透镜后，如何在接受屏上形成清晰的像。这个过程看似简单，但其实背后涉及到了很多复杂的物理原理。涡旋光OAM 𐟌€ 涡旋光是一种具有特殊螺旋相位的光束，它在很多领域都有应用。我可以用COMSOL软件定义各种阶数下的涡旋光束传播，比较不同拓扑荷数对光束的影响。如果你对这个感兴趣，可以找我聊聊。光子晶体线缺陷波导能带分析 𐟓 光子晶体是一种具有特殊光学性质的人工材料，它的波导能带结构非常复杂。我可以帮你分析这些能带结构，看看它们如何影响光在晶体中的传播。光学模型：螺旋相位板光场调控 𐟌€ 螺旋相位板是一种能够改变光束相位的光学元件。通过它，我们可以实现对光场的精确调控。如果你对这个感兴趣，我可以帮你建立相应的光学模型。光学模型：透镜-光纤耦合光路反射型光开关 𐟔„ 这个模型主要研究透镜和光纤之间的耦合问题。通过反射型光开关，我们可以实现光路的快速切换，这在很多应用中都非常有用。光学模型：光学折射-液面高度传感 𐟓 通过测量光的折射角度，我们可以间接测量液面的高度。这个方法在很多工业应用中都有使用。我可以帮你建立相应的光学模型，看看如何提高测量的精度。光学模型：二位拓扑光子晶体逻辑门 𐟚€ 拓扑光子晶体是一种具有特殊拓扑结构的光子晶体，它们可以用来实现各种逻辑门操作。我可以帮你建立相应的光学模型，看看如何利用这些晶体来实现各种逻辑功能。光学模型：二氧化钼的拉曼散射物理模型 𐟔스𚌦𐧥Œ–钼是一种具有特殊光学性质的材料，它的拉曼散射现象非常有趣。我可以帮你建立相应的物理模型，看看如何解释这些散射现象。电磁波模型：金属超表面光栅 𐟓œ 金属超表面光栅是一种能够改变电磁波传播方向的光学元件。通过计算不同偏振下的反射光谱，我们可以了解这些光栅的特殊性质。 AlGaAs纳米天线倍频产生（二次谐波非线性效应SHG）三维模型 𐟓抨🙤𘪦补ž‹主要研究非线性效应下的光束传播。通过AlGaAs纳米天线，我们可以实现二次谐波的产生。这个过程非常有趣，也有很多实际应用。光学模型：PT对称耦合波导 𐟔„ PT对称耦合波导是一种具有特殊对称性的光学结构。通过它们，我们可以实现光束的稳定传输和耦合。这个方法在很多应用中都非常有用。如果你有任何光学问题需要解决，欢迎随时找我聊聊。我会尽力帮你找到解决方案！

仪器分析光谱技术全解析仪器分析中的光谱技术多种多样，包括紫外可见分光光度法、红外光谱、拉曼光谱、分子荧光光谱、原子发射光谱、原子吸收光谱和原子荧光光谱等。紫外可见分光光度法 𐟌ž 紫外可见分光光度法是利用物质对紫外和可见光的吸收来进行分析的方法。该方法的核心仪器是紫外分光光度计，主要由光源、单色器、吸收池和检测器组成。红外光谱 𐟌᯸ 红外光谱是利用红外辐射与物质的相互作用来进行分析的方法。红外光谱仪主要由光源、干涉仪、检测器和计算机组成。拉曼光谱 𐟌Š 拉曼光谱是利用拉曼散射效应来进行分析的方法。拉曼散射是指光与物质相互作用时，光子与分子发生非弹性碰撞，导致光子能量发生变化。分子荧光光谱 𐟌Ÿ 分子荧光光谱是利用物质在特定波长的光激发下产生的荧光来进行分析的方法。荧光是指物质在吸收光后，以较长的波长重新发射的光。原子发射光谱 𐟔劥ŽŸ子发射光谱是利用原子在高温下激发产生的光谱来进行分析的方法。原子发射光谱仪主要由光源、分光系统和检测器组成。原子吸收光谱 𐟌ˆ 原子吸收光谱是利用原子对特定波长的光的吸收来进行分析的方法。原子吸收光谱仪主要由光源、单色器、吸收池和检测器组成。原子荧光光谱 ✨ 原子荧光光谱是利用原子在特定波长的光激发下产生的荧光来进行分析的方法。原子荧光光谱仪主要由光源、单色器、吸收池和检测器组成。其他重要因素 𐟓 灵敏度：灵敏度是指仪器对微量物质的检测能力。吸光度：吸光度与物质的浓度成正比，是定量分析的基础。仪器参数：不同仪器有不同的参数设置，需要根据具体实验进行调整。实验条件：实验条件如温度、压力等也会影响光谱的测定结果。实际操作：在实际操作中，需要注意仪器的校准、样品的处理和实验条件的控制等。总结 𐟓 光谱技术在仪器分析中有着广泛的应用，不同的光谱方法有着不同的原理和应用范围。在实际操作中，需要根据具体实验选择合适的光谱方法，并注意实验条件和操作细节，以获得准确可靠的分析结果。

在线电缆测温系统是一种先进的电力设备监测技术，它利用光纤传感、红外技术等手段实时监测电缆的温度变化，以确保电缆的安全运行并预防潜在故障。以下是对在线电缆测温系统的详细介绍：一、系统组成在线电缆测温系统通常由以下几个关键部分组成：温度传感器：安装在电缆表面或内部，用于感知电缆的实时温度。这些传感器可以是光纤传感器、红外线传感器等，具有高灵敏度和高精度。数据采集单元：负责收集来自温度传感器的数据，并将其传输给监测系统。数据采集单元通常具有强大的数据处理能力，能够确保数据的准确性和完整性。监测系统：接收并处理来自数据采集单元的数据，进行实时监测和分析。监测系统能够生成报警信号，并在发现异常情况时及时通知运维人员。控制中心：作为整个系统的核心部分，控制中心负责管理和控制整个监测系统的运行。它可以接收来自监测系统的数据，并进行进一步的分析和处理，以制定有效的维护策略。二、工作原理在线电缆测温系统的工作原理主要基于光纤传感技术和红外技术。其中，光纤传感技术通过测量光纤中光信号的变化来反映电缆的温度变化；而红外技术则利用物体在不同温度下发出的红外辐射强度不同这一原理来测量电缆的温度。具体来说，当电缆温度升高时，光纤中的光信号会发生相应的变化（如拉曼散射效应增强），这种变化被数据采集单元捕捉并转换为电信号进行处理。同时，红外线传感器也会捕捉到电缆发出的红外辐射强度的变化，从而实现对电缆温度的实时监测。三、功能特点实时监测：系统能够实时、连续地监测电缆的温度变化，为运维人员提供及时的温度信息。高精度测量：采用高精度的温度传感器和先进的数据处理技术，能够准确测量电缆的温度值。异常警报：在发现电缆温度异常升高或其他异常情况时，系统会立即发出警报信号，提醒运维人员采取相应措施。数据分析与预测：系统能够对收集到的数据进行深入分析和处理，识别温度变化的趋势和规律，并提供预测性维护建议。远程监控与管理：支持通过互联网或移动设备对系统进行远程监控和管理，方便运维人员随时随地掌握电缆的运行状态。兼容性与可扩展性：系统采用国际通用的通信协议和标准接口设计，具有良好的兼容性和可扩展性，可以与其他电力设备进行无缝集成和数据共享。四、应用场景在线电缆测温系统广泛应用于电力系统、石油石化、交通运输等领域中需要实时监测电缆温度的场景。例如，在电力系统中，该系统可以用于监测高压电缆、变电站母线等设备的温度变化情况；在石油石化行业中，则可以用于监测输油管道、储罐等设备的温度安全状况。总之，在线电缆测温系统作为一种重要的电力设备监测技术手段，在提高设备可靠性、保障安全生产等方面发挥着重要作用。随着技术的不断进步和应用场景的不断拓展，其应用前景将更加广阔。 #合肥百家# #需弱电设计回复666#

𐟔红外光谱与拉曼光谱大比拼 𐟤”红外光谱和拉曼光谱都是研究分子振动的强大工具，但它们之间有何不同呢？ 𐟔𔩦–先，红外光谱是吸收光谱，而拉曼光谱则是散射光谱。这意味着它们在检测物质时有着不同的原理和方式。 𐟒᧛𘥐Œ点在于，两者都能反映分子的结构信息。对于给定的化学键，其红外吸收频率与拉曼位移是相等的，都代表了第一振动能级的能量。 𐟔不同点则很多： 1️⃣ 本质：红外是吸收光谱，拉曼是散射光谱。 2️⃣ 测定难度：红外更易测定，信号更强；而拉曼信号相对较弱，但谱图更清晰。 3️⃣ 光源：红外使用红外光，特别是中红外光；拉曼则可选择可见光到近红外光。 4️⃣ 应用：红外常用于研究极性基团的非对称振动，而拉曼则更擅长研究非极性基团与骨架的对称振动。 5️⃣ 水溶液测定：拉曼可以在水溶液中测量（水的拉曼散射很弱），而红外则不适用于水溶液测定。 6️⃣ 制样需求：红外测定需要制样，而拉曼则无需特殊制样处理。 7️⃣ 测量环境：拉曼可以在玻璃容器或毛细管中测量，但红外则不可。 8️⃣ 互补性：多数时候，红外和拉曼光谱是相互补充的。 9️⃣ 有机物鉴定：红外在鉴定有机物方面更优秀。 𐟔Ÿ 解析要素：红外光谱解析关注吸收频率、强度和峰形；拉曼光谱则还需考虑去偏振度。 𐟒ᦀ𛧚„来说，红外光谱和拉曼光谱各有千秋，选择哪种方法取决于你的具体需求和研究目的哦！