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量子级联激光光谱与拉曼光谱的优缺点

作者:维尔克斯  时间:2023-12-19 12:04:00

分析化学物质的两种常用方法是拉曼光谱和中红外光谱。Block Engineering的量子级联激光器QCL为中红外光谱分析化学物质提供了一种新方法,量子级联激光光谱不会像拉曼光谱一样受到荧光干扰,可进行痕量检测。该方法利用了低功率激光器的可调谐性。本文主要介绍拉曼光谱和QCL光谱之间有什么区别,以及Block量子级联激光器QCL光谱的特点。

拉曼光谱和中红外光谱是分析化学品的两种常用方法。与许多分析方法一样,这两种技术各有优缺点。拉曼光谱基于诺贝尔奖获得者C.V.拉曼在20世纪20年代发现的 "拉曼散射 "效应。现代拉曼光谱通常使用高功率激光来测量散射光,以揭示分子的振动变化。散射光可以来自任何颜色(波长)的激光,散射光揭示了一种独特的振动模式,可用于识别存在的分子。红外光谱化学特征中红外(mid-IR)光谱包含多种技术,包括傅立叶变换红外(FTIR)和基于激光的方法。虽然与拉曼方法相似,但中红外光谱仪检查的是分子对光的吸收或透射。由于中红外光谱法还能获取分子的强振动模式,因此可用于测量化学物质的 "光谱指纹"Block Engineering的量子级联激光器QCL利用低功率激光器的可调谐性,为中红外光谱学提供了一种新方法。


拉曼光谱和QCL光谱的优缺点:

一、拉曼光谱和QCL光谱之间有什么区别?

相比之下,量子级联激光器通常功率极低(毫瓦级),并能在安全功率水平下产生出色的信号强度。QCL 光谱仪可以可靠地检测许多材料的非可见痕量。检测速度极快,可对反应进行实时监测。中红外方法的另一个优势是没有荧光干扰。拉曼散射通常会引起样品的荧光反应,从而掩盖光谱信号。QCL光谱很少遇到这种干扰。这两种方法都需要极少的样品制备,并且不需要耗材。与气相或液相色谱(GC/LC)或质谱设备相比,非接触式或免采样方法可以显著节约成本。

拉曼光谱的"弱"散射效应确实为液体溶液带来了优势。由于中红外光会被水强烈吸收,所以红外光谱设备经常被设计成检测水的典型吸收光谱之外的波长范围。此外,拉曼光谱能够透过厚玻璃和塑料样品瓶,而红外光谱只能透过类似塑料袋的厚度。红外光谱可在原位使用,无需取样,只需取下容器盖并扫描样品表面即可。

对于需要用中红外光谱仪进行快速和痕量检测的应用,Block公司开发出了一种可广泛调谐的量子级联激光器,为这类目标定位提供了便利。使用Block公司的激光器进行量子级联光谱分析,可以对整个中红外光谱的精确波长进行特定调谐,并且可以专注于感兴趣的目标范围。QCL中红外光谱仪和拉曼光谱仪一般都便于携带和操作。两者都不需要采样消耗品或大量维护。与气相色谱/液相色谱法相比,这两种方法都能快速得出结果,不过拉曼方法的速度和信噪比质量通常取决于所用激光的强度,而且无法进行痕量检测。

二、 拉曼散射效应相对弱于中红外光谱仪信号。

在典型的拉曼测量中,大约只有百万分之一的光子会被散射回探测器。因此,拉曼设备通常需要高功率激光器。更强、更大功率的光源往往会提高信号强度,但即使使用这些光源,拉曼也仅限于检测块状样品,痕量仍然无法检测。这些激光器的功率可能会造成爆炸或伤害生物组织的风险。由于物理原因,波长较短的拉曼激光散射更强,能量更大,这只会增加风险。因此,拉曼光谱很少在易燃设备周围或可能涉及人员的现场应用中使用。




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