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遠程拉曼光譜解決方案

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參數規格

產地類別：國產

供應商性質：一般經銷商

Clark-MXR

量子激光

Chromacity

德國 VALO INNOVATIONS

UpTek Solutions

Menhir Photonics

Swamp Optics

FEMTOCHROME

阿維斯塔

Quantel laser

Advanced Optowave

EdgeWave

Xiton Photonics

CryLaS

CrystaLaser

RGB Laser Systems

Photodigm

美國Block Engineering

IPG Photonics

美國AdValue Photonics

OPOTEK

西班牙Radiantis

Lioptec

Moglabs

TekhnoScan

ATL Lasertech

Modu-Laser

Pacific Lasertec

OPHIR

藍菲光學

Spiricon

卓立漢光

Bristol Instruments

StellarNet

Phasics

LASERVISION

Aragon Photonics

Santec

Alnairlabs

日本MoVU

Advantest

Sciencetech

INO

LongWave

泰德克斯

Holoor

安道爾/牛津儀器

PhotonicScience

PHOTEK

DECTRIS

Lambert

Vision Research

Artray

McPherson

Spectral Industries

雙利合譜

SRS

牛津儀器

ENERGETIQ

Metricon

大塚電子

英國ETL

Sens-Tech

LaserComponents

OSI Optoelectronics

ELFYS

OnTrak

Moxtek

KETEK

Opto Diode

Teledyne Judson

愛丁堡

熒颯光學

OptiqGain

VERTILON

Varex

PROXIVISION

Lumenera

HelioWorks

Mightex

Infrasolid

Boston Electronics

Pleiades

UPRtek

Photo Research

RADIANT ZEMAX

Opsira

丹麥Viso

諾萬特

柯尼卡美能達

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產品介紹

遠程拉曼光譜技術

拉曼光譜技術是用于研究物質結構的分子光譜技術，通過散射光的頻移量來獲得分子振動、轉動情況，從而分析分子的結構、對稱性、電子環境和分子結合情況，是定量和定性分析物質結構的一種強有力的技術手段。

拉曼光譜分析方法

拉曼光譜的強度、頻移、線寬、特征峰數目以及退偏度與分子的振動能態、轉動能態、對稱性等緊密相關。

拉曼光譜的優勢

近年發展的遠程拉曼光譜探測技術，是根據拉曼散射效應遠距離探測物質的技術，通過技術的發展及應用的拓展，目前已在行星、礦物勘測、遠程爆炸物探測、化學物質泄漏和污染物測量等方面有很高的應用價值。國際目前常用的程拉曼探測系由以下部分組成：激發光源、光路收集模塊、分光模塊、探測模塊、數據采集與分析模塊。

在激光器的選擇上，高脈沖能量激光器是主流激光器，常見的是可見光波段的激光器，也有少量研究者采用紅外波段和紫外波段。

目標樣品拉曼信號的收集是遠程拉曼光譜探測的關鍵技術環節，大口徑望遠鏡有助于接收較弱的遠程拉曼回波信號，戶外遠程探測時一般采用望遠系統收集信號。常見技術有卡塞格林望遠鏡和拉曼光纖探頭等。

在搭配探測器時，跟據激光器的選型可分為CCD 和帶有電子快門的ICCD，連續激光源搭配CCD 探測器能滿足較短距離探測需求。高脈沖能量激光器搭配ICCD 探測器，通過對門寬的設置可以較好地排除背景光和衰減時間長的熒光干擾，具有很高的應用前景。

遠程拉曼測試系統

方案配置與選型

根據不同的客戶需求，卓立漢光可以提供不同距離拉曼測試系統

① 多種收集器可選，適應0mm-1000mm 甚至更遠距離的探測

② 連續激光器/ 脈沖激光器可選

③ 多種分光光譜儀可選，光柵光譜儀可實現高分辨率，VPH 光譜儀實現高通光量

④ 多種探測器可選，背照式深耗盡型光譜CCD 相機和ICCD 可選

主要參數一覽表：

拉曼探頭

激發波長	405, 514, 532, 633, 670, 671, 785, 808 nm. 其他可選
光譜范圍	100-4000 cm-1 ( 不同激光器范圍不同 )
焦距	20 mm to 100 mm
樣品端光斑大小	~100 um @ 100 um 芯徑激發光纖
工作距離	20 ~100 mm
數值孔徑	0.22 @40 mm 焦距
探頭尺寸	2.25" L x 0.96" W x 0.58" H
探頭材質	超硬氧化鋁或者 316 不銹鋼
探頭柄尺寸	1.125” 直徑 x 3.8” 長度
探頭柄材質	316 不銹鋼
濾光片效率	O.D >6
操作溫度	0-85 ? C
最大操作壓力	15 psi
光纖配置	100/100 um 標準配置，其他可選
接口類型	FC 或者 SMA
其他	可定制

望遠鏡

激發波長	532nm,785nm，其他可定制
光譜范圍	200-4000 cm-1 ( 不同激光器范圍不同 )
焦距	1000mm 標配，其他可選
樣品端光斑大小	~100 um @ 100 um 芯徑激發光纖
激光器接口	FC/APC
光譜儀接口	SMA

激光器

激光器	脈沖激光器	光纖激光器
激發波長	532nm	532nm
脈沖能量 / 功率	290mJ	100mW
重復頻率	10Hz	CW
線寬	< 0.005 cm-1	＜ 0.00001nm

光譜儀

類型	C-T 式影像校正光譜儀	VPH 光譜儀
焦距	320mm 焦距	85mm 焦距
通光孔徑	F/4.2	F/1.8
光譜范圍	200-1100nm	532-680nm
光譜分辨率	優于 2cm-1 @1800 刻線光柵	5cm-1 @1800 刻線光柵

探測器

類型	ICCD	CCD
有效像素	1024*1024	2000 x 256
像元尺寸	13um*13um	15 x 15 μm
有效探測面尺寸 (18mm MCP）	13.3mm*13.3mm
最短光學門寬	＜ 2ns	無
讀出噪聲	5 e-	4.5 e-
門控	2ns	無
響應范圍	280 – 810nm	200-1100nm

典型應用

行星探測

中國科學院萬雄老師設計了一款激光誘導擊穿光譜LIBS+ 拉曼系統在火星模擬環境下礦物樣品的綜合檢測能力，采用卡塞格林望遠鏡結構，遠程脈沖拉曼光譜激發，成功檢測了8 種典型礦物質（孔雀石、藍銅礦、雄黃、文石、方解石、硬石膏和石膏等），實驗結果表明，該系統可以在火星條件下有效分析礦物種類和成分。

放射性核污染物檢測

遠程拉曼探測模塊搭載在無人遙控車，搭配成空間外差拉曼光譜儀可以有效識別1m 處的放射性危險物品。

礦物勘探

遠程拉曼光譜探測技術在礦物與有機質分析方面的獨特能力，使得這一技術非常適用于行星表面探測等任務中。

材料生長原位監測

遠程拉曼光譜技術可實現原位監測材料生長過程，如成分含量、結晶度、缺陷量、薄膜生長速率等參數。M. Gnyba 等人設計遠程拉曼光譜技術用于原位監測CVD 制備金剛石膜生長過程，探測距離最高達197mm，文中采用的工作距離為20cm。

圖單晶金剛石拉曼光譜

圖金剛石薄膜拉曼光譜

遠程拉曼光譜可用于材料生長過程中層數、堆疊、缺陷密度和摻雜等參數。M. N. Groot 等人采用顯微遠程拉曼系統分析液態金屬催化CVD 制備大面積石墨烯材料的生長過程，實現了從連續多晶薄膜生長為毫米級無缺陷單晶。

圖 1370k 下405nm 激發的拉曼光譜圖

圖冷卻至室溫后 514nm 激發下的拉曼光譜圖

引用文獻：

[1] 趙家煒, 馬建樂, 郝銳, 等. 遠程增強拉曼光譜技術及其應用[J]. 光散射學報, 2021.

[2] 袁汝俊, 萬雄, 王泓鵬. 基于遠程 LIBS-Raman 光譜的火星礦物成分分析方法研究[J]. 光譜學與光譜分析, 2021, 41(4): 1265.

[3] Foster M, Wharton M, Brooks W, et al. Remote sensing of chemical agents within nuclear facilities using Raman spectroscopy[J].

Journal of Raman spectroscopy, 2020, 51(12): 2543-2551.

[4] 胡廣驍, 熊偉, 羅海燕, 等. 用于遠程探測的空間外差拉曼光譜技術研究[J]. 光譜學與光譜分析, 2016, 36(12): 3951-3957.

[5] Sharma S K, Angel S M, Ghosh M, et al. Remote pulsed laser Raman spectroscopy system for mineral analysis on planetary surfacesto 66 meters[J]. Applied Spectroscopy, 2002, 56(6): 699-705.

[6] Gnyba M, Kozanecki M, Wroczyński P, et al. Long-working-distance Raman system for monitoring of uPA ECR CVD process of thin diamond/DLC layers growth[J]. Photonics Letters of Poland, 2009, 1(2): 76-78.

[7] Jankowski M, Saedi M, La Porta F, et al. Real-time multiscale monitoring and tailoring of graphene growth on liquid copper[J]. ACS nano, 2021, 15(6): 9638-9648.

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注：該產品未在中華人民共和國食品藥品監督管理部門申請醫療器械注冊和備案，不可用于臨床診斷或治療等相關用途。

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