雙波長顯微拉曼光譜儀

儀器介紹

結合光學顯微觀察與拉曼光譜分析的顯微拉曼光譜儀。分析人員可先透過內建顯微影像系統觀察樣品表面，選定微小顆粒、包裹體、不同顏色區域、局部塗層或其他指定位置，再將雷射聚焦於目標區域進行光譜量測。

本所配置 532 nm 與 785 nm 兩組激發雷射，可依不同樣品的光學特性選擇適合的量測波長。

532 nm 雷射具有較高的拉曼散射效率，適合多種寶石、礦物、晶體、無機材料及碳材料的快速光譜分析，有助於取得清楚的拉曼訊號，並可用於微小晶體、包裹體及局部區域量測。

785 nm 近紅外雷射有助於降低部分樣品的螢光背景，適合部分有機材料、聚合物、天然材料、顏料、染料、樹脂及含有機成分的樣品，可提升高螢光樣品中拉曼峰的辨識度。

雙波長配置可針對同一樣品選擇不同激發條件並進行交叉比較，增加不同顏色、不同吸收特性樣品及未知材料的分析彈性。

系統配置 11 段雷射功率調節，可依樣品種類與量測需求調整激發能量。無光纖入射設計有助於降低激發光傳輸過程中的訊號損失。

內建 500 萬畫素 CMOS 顯微影像系統，可協助觀察樣品、選擇分析位置並記錄量測區域。拉曼訊號由 2048 像素 CCD 偵測器收集，可應用於材料鑑別、晶格結構分析、晶相比較及未知物光譜資料庫比對。

儀器原理

拉曼光譜法利用單色雷射照射樣品，分析光線與分子或晶格振動作用後所產生的非彈性散射。

大部分入射光會以相同能量產生瑞利散射，少部分光子則會與樣品中的分子振動或晶格振動交換能量，形成與激發雷射具有能量差的拉曼散射光。

此能量差通常以拉曼位移表示。不同化學鍵、分子結構、晶格振動及晶體相具有不同的拉曼峰位置與光譜形狀，因此拉曼光譜可作為材料的分子與晶格指紋。

顯微拉曼系統利用顯微物鏡將雷射聚焦至樣品的指定微小區域，同時收集該位置所產生的拉曼散射光。光譜儀將不同波長的散射光分離，再由 CCD 偵測器轉換成光譜訊號。

532 nm 與 785 nm 雷射所取得的材料特徵峰，均以相對於激發光的拉曼位移表示。不同激發波長可提供不同的拉曼散射效率、螢光背景及材料共振條件，因此雙波長配置有助於選擇適合不同樣品的分析條件。

應用範圍

• 寶石與礦物的拉曼光譜鑑別
• 晶體結構與礦物相分析
• 天然、合成及處理寶石的輔助鑑別
• 寶石包裹體及微小附著物分析
• 寶石表面樹脂、塗層及異物分析
• 不同顏色區域與生長區域的局部光譜比較
• 紅寶石、藍寶石、祖母綠及其他彩色寶石分析
• 鑽石、合成鑽石及碳材料的光譜特徵分析
• 翡翠、軟玉及其他玉石的礦物組成分析
• 礦物、晶體及多晶型材料鑑別
• 顏料、染料與塗層材料分析
• 陶瓷、玻璃及無機材料分析
• 半導體及晶體材料的結構特徵分析
• 石墨、石墨烯、碳纖維及其他碳材料分析
• 微小顆粒、污染物與未知異物分析
• 材料應力與晶格變化的光譜研究
• 不同批次及處理前後樣品的光譜比較
• 樣品與標準拉曼光譜資料庫比對
• 地質及材料科學樣品分析

儀器規格

樣品需求

樣品的目標分析位置應可在顯微影像系統下辨識並對焦。

寶石、礦物、晶體及其他固體材料，可選擇具有代表性的表面或局部區域進行量測。

微小顆粒、包裹體、纖維、薄膜、塗層及附著物，可依尺寸與位置選擇適合的顯微物鏡及激發條件。

粉末樣品可放置於乾淨且適合拉曼量測的載體上。

不同區域或不同顏色部位可分別量測，以比較其拉曼光譜特徵。

實際激發波長、雷射功率、積分時間及平均次數，將依樣品顏色、透明度、螢光背景、熱特性及分析目的進行選擇。