《拉曼光谱：疑难杂症攻略》

拉曼光谱（Raman spectra）作为一种散射光谱，其产生原理基于光与材料内化学键的相互作用。凭借这一原理，拉曼光谱能够为我们提供样品的化学结构、相和形态、结晶度以及分子相互作用等关键信息。拉曼光谱分析法源于印度科学家C.V. 拉曼（Raman）发现的拉曼散射效应，通过分析与入射光频率不同的散射光谱，获取分子振动、转动方面的信息，进而应用于分子结构研究。

国仪光子研发的ATR6600 1064nm手携式拉曼光谱仪，是基于拉曼光谱原理打造的先进检测设备。该仪器采用1064nm激发光，具备超高荧光抑制效果，尤其适合高荧光产品的检测。其整机尺寸极小，重量不到1.2kg，便于携带，广泛应用于海关、公安、实验室、车间、仓库、码头等现场，可对毒品、易制毒化学品、爆炸物、珠宝玉石、原料等物品进行快速识别，还能对食品中的添加剂、农药残留、兽药残留等进行快速检测识别。

拉曼光谱的行业应用

拉曼光谱凭借准确、快速、无损确认材料种类的优势，在材料、化学、物理、环境、医学等多个领域广泛应用。

材料应力测试领域：拉曼光谱可对材料的应力大小进行定量分析，研究者能根据图谱颜色的差异判断材料中应力的大小和数值，这对材料的质量控制和性能评估具有重要意义。

材料微结构领域：利用不同波长激光在样品中穿透深度的差异，拉曼光谱可获取各深度层的信息，并通过不同颜色的区分判断材料微观结构的形貌。

晶体材料领域：不同波长激光在样品中的穿透深度不同，利用这一特性，拉曼光谱可得到各深度层的信息。在制备非晶硅或多晶硅薄过程中，不同深度处的晶化程度可能不同，拉曼光谱可检测这种变化。一般而言，晶体材料的拉曼光谱具有尖锐、高强度的拉曼峰，而非晶材料的拉曼峰大多较宽，强度较低，因此拉曼散射对材料的晶形和结晶度非常敏感。

纳米材料领域：拉曼光谱可对纳米材料进行分子结构分析、键态特征分析、结构相变和定性鉴定等。在碳纳米管研究方面，拉曼光谱能够表征管径、手性，评估结构是否有序以及导电性质；在石墨烯研究方面，拉曼光谱能够快速获得层数、张/压应力等信息，并判定结构的有序性。ATR6600手携式拉曼光谱仪能够满足纳米材料检测的需求，为纳米材料的研究和生产提供准确的检测数据。

生物分析领域：激光拉曼光谱技术在生物分析中发挥着重要作用。例如，活细胞拉曼光谱可反映药物等分布情况；DNA单分子荧光测试也可借助拉曼光谱技术实现；同时，通过对癌变细胞光谱规律的摸索，有望为癌症的早期诊断和治疗提供依据。国仪光子的ATR6600手携式拉曼光谱仪，内置优秀的拉曼光谱识别算法，可对生物样品进行无差别检测，轻松识别物质，为生物分析领域的研究和应用提供了有力支持。

拉曼光谱使用中的常见问题及解决方案

在使用拉曼光谱进行检测时，可能会遇到各种问题，以下是一些常见问题及相应的解决方案。

技术原理相关问题

拉曼与红外的区别：拉曼和红外虽都是振动光谱，但原理有所不同。红外是吸收光谱，拉曼是散射光谱；拉曼采用激光作为激发源，波长范围从紫外 - 可见 - 红外，常见的是可见光和NIR，而红外只能选择红外光作为光源，常用中红外；红外活性振动要求分子偶极矩发生变化，拉曼活性振动要求分子的极化性发生改变；拉曼信号弱，红外信号强，实际应用中红外更广泛，但两者光谱可互补确定分子结构。

拉曼谱线宽分析及拟合：使用origin软件里的analysis功能可对Raman谱进行高斯和洛伦兹拟合。

碳材料ID/IG值计算：在origin里将基线拉平，基线位置数值为0，然后直接量取D峰和G峰的高度即可计算碳材料ID/IG值。

拉曼光产生时间：拉曼光不是激光作用到样品上立即产生的，大概有一个飞秒（ps）级别的延迟。入射光子与分子作用后，分子被激发形成短寿命的虚拟态，该状态不稳定，光子很快重新发射。

样品处理问题

液体样品密封：做拉曼检测时，若液体样品需密封测量，可采用多种方法。如使用紫外可见的池子，配有teflon盖子；若液体不挥发，一般试剂瓶即可，可自制暗盒减少光的影响；若挥发，可用毛细管，通过酒精灯烧、火机封、橡皮泥封口或蜡封等方式；也可使用专门的拉曼探头和样品池。ATR6600手携式拉曼光谱仪可适配多种样品池，满足不同液体样品的检测需求。

粉末样品操作：很多光谱仪有专用封闭式样品室，可直接放置粉末样进行检测；也可将粉末样品压片后测量，且样品尽量厚些，避免背景影响。

有毒固体粉末样品处理：对于有毒的固体粉末样品，最好使用玻璃管封装起来测量，避免直接用双面胶粘到载波片上。

设备使用及故障问题

光谱漂移问题：光谱漂移可能是光源衰减、光路不稳定、样品位置不准确等原因造成。可通过定期校准仪器、保持样品位置稳定（使用样品夹固定、光纤检测）、选择合适的背景参考等方法解决。

信号弱问题：拉曼光谱信号弱是常见故障，主要原因可能是激光功率不足、样品浓度过低、样品表面不平整等。可通过调整激光功率（适当提高但避免样品破坏和背景噪声增加）、增加样品浓度（避免信号失真和背景噪声增加）、改变样品表面状态（保持平整和干燥）等方法解决。ATR6600手携式拉曼光谱仪在设计上充分考虑了信号强度问题，通过优化光路和探测器，提高了信号检测的灵敏度。

仪器噪声大问题：仪器噪声大可能是仪器老化、光路不稳定、环境干扰等原因导致。可通过定期维护保养（清洁和维护光路，更换老化部件）、保持光路稳定（保持仪器稳定的温度和湿度、避免光路震动）、选择合适的样品（减少背景噪声和信号失真，提高信噪比）等方法解决。

其他问题及解决方案

拉曼测试范围和深度：拉曼测试的范围通常在几微米左右，具体取决于测试条件。可测到的最小波数可达10cm-1，测试深度通常只有10nm左右，光斑大小约为1um，样品的均匀性对结果影响很大。

复杂样品谱图解析困难：在复杂样品的拉曼光谱测量中，不同成分的光谱可能重叠，导致谱图解析困难。可通过优化实验条件（调整激光功率、积分时间等）、使用化学或物理方法对样品进行预处理（分离、纯化等）、使用多元分析方法对复杂光谱进行定量分析（建立模型解析重叠成分）等方法解决。

随机尖锐谱线问题：得到的光谱中出现随机、尖锐的谱线，一般认为是宇宙射线。宇宙射线在时间和产生的光谱位移上完全随机，强度大、类似发射谱线、半高宽较小。为确认宇宙射线的存在，可重新扫描光谱，若峰消失则为宇宙射线；若谱线依然存在，则可能是室内光线的干扰。可通过软件中宇宙射线去除功能避免其在光谱中出现。

样品被激光烧毁问题：进行样品测试时，激光照射能量大，一些对热或光敏感的样品易被烧毁。可在测试前后通过显微镜白光像观察样品表面变化，选择正确的激光功率进行测试；开始时选用较低激发功率，在保证样品不被烧毁的前提下提高激发功率；若激光功率衰减到1％仍无法避免样品烧毁，可考虑转换低倍物镜、采用欠焦照射模式或线聚焦照射模式或转换成低功率可见激发系统。

国仪光子不仅提供先进的ATR6600 1064nm手携式拉曼光谱仪，还将提供全面的技术支持和服务，如谱图库的建立、方法和验证、IQ/OP/PQ认证支持等，确保用户能够充分发挥拉曼光谱技术的优势，实现公共安全、食品安全、制药安全等领域的快速无损检测。

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