MV_RR_CNJ_0028 激光喇曼光谱仪检定规程1.激光喇曼光谱仪检定规程的说明编号名称JJG(教委)002-1996(中文)激光喇曼光谱仪检定规程(英文) Verification regulation for laser raman spectrometer归口单位起草单位主要起草人批准日期实施日期替代规程号适用范围国家教育委员会国家教育委员会郑思定1997年1月22日1997年4月1日无本标准适用于中等分辨率，低波数测量的激光喇曼光谱仪的计量检定。本规程规定了激光喇曼光谱仪的检定方法。1.外观主要技术要求2.安装条件3.检定条件4.检定设备5.样品6.检定项目和检定方法无是否分级检定周期(年)附录数目21科学技术文献出版社出版单位检定用标准物质相关技术文件备注2.激光喇曼光谱仪检定规程的摘要2范围本标准适用于中等分辨率，低波数测量的激光喇曼光谱仪的计量检定。本规程规定了激光喇曼光谱仪的检定方法。2.1原理喇曼光谱仪的色散系统，取决于它是用于分辨转动喇曼带和振动-转动喇曼带中的条谱线，还是在中等分辨的情况下去测量分子振动谱线。常用的中等分辨的喇曼光谱仪，其色散系统是用衍射光栅。平面反射光栅是在平面反射镜上，刻划出许多等间隔且等宽的平行直刻痕。它在反射以α角度入射的光线时，由多光束干涉的原理可知，在衍射角为β的方向上观察到波长为λ的亮条纹应满足的光栅方程为mλ＝d(sinα＋sinβ)(1)式中 m——主极大的级次λ——衍射光的波长 d——光栅相邻缝间的间距α——入射角β——衍射角在Czerny—Turner装置中光栅方程可改写成下式mλ＝2dsinθcosφ(2)因为α＝θ＋φ，β＝θ－φ 所以sinα＝sinθcosφ＋cosθsinφ；sinβ＝sinθcosφ－cosθsinφ代入(1)中即可得(2)若φ＝10°cosφ＝0.984，mλ＝1.968dsinθ(3)从(3)式可见旋转LS可移动N，随之转动光栅，改变θ角，这样就可使不同波长的光束满足极大条件并经过出射缝射出。2.2构成激光喇曼光谱仪主要包括激光光源，样品装置，单色器，控制及数据处理系统，检测和记录系统五大部分。2.2.1激光器激光器He－Ne激光器、Kr离子激光器、Ar离子激光器和染料激光器。He－Ne激光器主要输出波长为632.8nm的激光；Kr离子激光器能输出多种激光谱线，其中功率最大的为647.1nm的激光；Ar离子激光器可输出9根可见谱线，其中功率最大的为514.5nm和488.0nm二条激光线；染料激光器在选用不同的染料时可获得波长在一定范围内能连续可调的激光。2.2.2样品装置样品装置最关紧要的是要考虑如何能够以最有效的方式照射样品和聚集散射光，在样品装置中应配备进行各种测量的样品架，同时还应附有检偏装置，以备进行退偏比的测量。根据实际需要，一般应配备(a)90°散射毛细管样品架；(b)粉末固体90°散射样品架；(c)背散射(180°散射)样品架；(d)旋转样品架；(e)安放在测角仪上的单晶样品架；(f)高温或低温装置。2.2.3单色器喇曼光谱仪的单色器要求具有高分辨率、高通光本领和低杂散光，典型的双单色器是将二个单色器系统耦合起来，因而它们的色散可彼此相加。同时串联的二个单色器又可使杂散光按平方的关系降低，如一个单色器的杂散光为10 5，二个单色器的杂散光则为(10 )2＝10－－5－510，三联单色器的杂散光则为(10 )3＝1015。－ －2.2.4检测和记录系统在可见区，检测器为光电倍增管或阵列探测器(CCD、OMA)，近红外区则用红外探测器(PbS或锗探测器)。为了降低光电元件的暗电流，应采用致冷装置对光电倍增管进行冷却。光电元件采集到的信号经放大后送入计算机作喇曼峰的强度标值。2.2.5控制及数据处理系统用专用计算机或通用计算机(如IBM—PC)来实现控制单色器和处理数据。计算机能向单色器发送特定的脉冲信号以控制或驱动单色器进行定位、扫描、复位功能。同时计算机能根据起始条件和送往单色器的控制信号，算出各扫描点的波数值，再与检测器送入计算机的光强信号进行同步匹配就可得出要测量的喇曼谱图。若检测器是阵列探测器，则在出射焦平面上不需逐点扫描即可一次测量一定范围内的喇曼谱图。计算机对测得的图谱能进行加、减、乘、除、平滑、微分、求积、移位等多种功能的处理。利用专门软件计算机还可对各谱进行本底扣除和标峰。通过相联的绘图仪，计算机能按要求将所需图谱打印出来，也能根据需要将图谱储存在计算机存储系统中。 3计量单位表示喇曼位移的单位是波数cm 1，表示喇曼散射光相对强度的单位是光子个数或光电－流。4计量要求在喇曼光谱测量中要求激发光源具有很好的单色性，偏振性和高的单色功率，能满足这一要求的光源是各类激光器。分光部分要求分辨率高，通光本领高和杂散光低。检测器要求灵敏度高和暗基数低。在精确测量时要求环境温度恒定。4.1计量特性喇曼光谱测量中，对色散系统的特性要求取决于是测量分子振动光谱，还是测量转动光谱或振动－转动光谱。前者使用分辨率优于0.15cm 1，用于后者则分辨率需优于0.02cm 1。－－探测器都采用光电倍增管或阵列探测器。光子落到光电倍增管的光敏阴极上，便会释放出光电子，然后光电子被加速轰击到各个倍增电极上使之获得放大。由于通常光电倍增管包含10个或10个以上的倍增电极，因此只要有一个光子到达光敏阴极，在光电倍增管的最后一级就能出现包含 106个电子的脉冲。这个电子倍增的过程，使得光电倍增管很适合探测弱信号。然而来自光敏阴极和倍增电极的无规发射的电子，它们也会被倍增，从而使信号增加了一个“噪声”成分。如果要使信号可分辨，则信噪比必须比 1大得多。通过冷却光电倍增管可以大大减弱热噪声。常用的脉冲计数法，也可以实现对噪声的辨认，一般信号脉冲达到每秒 10个脉冲时，即能记录到满意的喇曼光谱，更微弱的信号则需对光谱区进行多次(n)扫描，以使信1噪比提高n倍。2当激发光源用紫外或染