特種探頭拉曼光譜檢測系統(tǒng)
拉曼光譜是物質(zhì)的指紋譜，通過拉曼光譜可以獲取物質(zhì)的聲子譜、電- 聲相互作用、晶格振動非簡諧信息，測量物質(zhì)融化曲線及固/ 液相變、結(jié)構(gòu)、組成、狀態(tài)等。常規(guī)的顯微拉曼只能用于實(shí)驗(yàn)室測試，無法滿足在線測試需求。北京卓立漢光儀器有限公司結(jié)合多年的拉曼光譜儀研制經(jīng)驗(yàn)開發(fā)出特種光纖探頭拉曼解決方案，可以用于特殊場景的在線分析。
性能優(yōu)勢
系統(tǒng)方案與配置
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激光器 |
532nm，100mw |
785nm，350mw |
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光譜儀 |
VPH 透射光柵光譜儀 拉曼頻移：200-4000cm-1； 光譜分辨率：優(yōu)于 10cm-1 |
VPH 透射光柵光譜儀 拉曼頻移：350-2400cm-1 光譜分辨率：優(yōu)于 10cm-1 |
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CCD 探測器 |
具有高像元分辨率的 CCD 芯片，分辨率 2000*256 可見近紅外拉曼專用 CCD，深制冷溫度至 -60℃，讀出噪聲<5 電子 / 像元 |
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特種探頭 |
工作距離：3 mm 和 7 mm 可選，其他可定制工作溫度：0-325℃，可定制 最大壓力：6000psi |
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配置信息
光譜儀|
型號 |
Omni-iSpecT532A1 |
Omni-iSpecT785A1 |
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拉曼頻移波長寬度 |
0-4100cm-1 /532-680nm |
-200-2400cm-1/770-965nm |
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F/# |
F/1.8 |
F/2.3 |
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焦距（入射 / 出射） |
85/85mm |
100/100mm |
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光柵 |
1800l/mm VPH |
1200l/mm VPH |
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CCD 相機(jī) |
背感光深耗盡 CCD 有效像素 2000×256 像素尺寸 15um 探測面尺寸 30×3.8mm |
背感光深耗盡 CCD 有效像素 2000×256 像素尺寸 15um 探測面尺寸 30×3.8mm |
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可調(diào)入射狹縫 |
10um-6mm |
10um-6mm |
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分辨率（典型值） @50um 狹縫 |
0.17nm 5cm-1@585nm，7cm-1 保證值 |
0.25nm 3cm-1@912nm，5cm-1 保證值 |
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光纖適配器 |
XY 可調(diào)光纖適配器 光纖接口：SMA，10mm 圓柱 |
XY 可調(diào)光纖適配器 光纖接口：SMA/ MPO/10mm 圓柱 |
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快門 |
選配 |
選配 |
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內(nèi)置長波通濾光片 |
選配 直徑 50mm， 最低波數(shù) 186cm-1 |
選配 直徑 50mm， 最低波數(shù) 309cm-1 |
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重量 |
5kg |
5.8kg |
特種探頭
| 探頭 |  |
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激發(fā)波長 |
405, 514, 532, 633, 670, 671, 785, 808 nm. 其 他 可 選 |
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光譜范圍 |
100-4000 cm-1 @ 標(biāo)準(zhǔn) ( 不同激光器范圍不同 ) |
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樣品端光斑大小 |
~100 um @ 100 um 芯徑激發(fā)光纖 |
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工作距離 |
9mm/3mm@ 標(biāo)準(zhǔn)；12,15,18mm 可選 |
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數(shù)值孔徑 |
0.22 @ 標(biāo)準(zhǔn) |
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探頭尺寸 |
2.25” 長 x 0.96”寬 x 0.58”高 |
1.3” 直徑 x 4.5”長 |
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探頭材質(zhì) |
超硬氧化鋁，316 不銹鋼；可根據(jù)需求定制 |
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探頭柄尺寸 |
3/8” 直徑 x 3” 長度 |
3/8” 直 徑 x 2” 長 度 |
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可根據(jù)需求定制 |
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探頭密封閥 |
探頭柄材質(zhì)：316 不銹鋼，其他可定制 |
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探頭密封材質(zhì) |
石英或者藍(lán)寶石，可根據(jù)需求定制 |
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濾光片效率 |
O.D >6 |
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操作溫度 |
0-325 ? C |
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最大操作壓力 |
6000 psi |
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光纖配置 |
100/100 um 標(biāo)準(zhǔn)配置，其他可選 |
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光纖長度 |
5m@ 標(biāo)準(zhǔn)；可根據(jù)需求定制 |
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接口類型 |
FC 或者 SMA |
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其他 |
可定制 |
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探測器
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有效像素 |
2000 x 256 |
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像元尺寸 |
15 x 15 μm |
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最短光學(xué)門寬 |
30 x 3.8 mm |
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讀出噪聲 |
4.5 e- |
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響應(yīng)范圍 |
200-1100nm |
應(yīng)用分享
氣體在線分析
圖 光纖拉曼在線監(jiān)測結(jié)構(gòu)圖
圖 不同參數(shù)下的拉曼光譜圖
圖 反應(yīng)氣體的拉曼光譜強(qiáng)度- 時(shí)間關(guān)系圖和熱刨面圖
化學(xué)蝕變過程監(jiān)控
Parruzot B[2] 等人采用光纖探頭拉曼光譜技術(shù)原位監(jiān)測玻璃蝕變過程，實(shí)驗(yàn)時(shí)不銹鋼密封的光纖拉曼探頭需浸泡在恒溫硼酸/ 硼酸鹽溶液中，拉曼光譜監(jiān)測溶液的pH 值和硼酸濃度變化，構(gòu)建預(yù)測模型。通過光纖拉曼原位在線檢測，可以實(shí)現(xiàn)近實(shí)時(shí)定量分析，也避免了環(huán)境實(shí)驗(yàn)干擾，如蒸發(fā)、SA/V 變化、污染物、溫度等因素。
圖 實(shí)驗(yàn)裝置（中）和溶液pH 值、硼酸濃度的拉曼光譜圖（左、右）
圖 拉曼光譜模型圖，DI（超純水溶劑，A-D）SB（加硼酸鹽溶劑,E-H），A,B,E,F 是拉曼光譜與時(shí)間三維圖；
C,G 是硼酸濃度模型圖；D,H 是PH 值模型圖
化學(xué)蝕變過程監(jiān)控
Lu W [3] 等人應(yīng)用光纖拉曼原位監(jiān)測微芯片反應(yīng)器中金屬- 有機(jī)物Co-MOF-74 生長過程，實(shí)驗(yàn)時(shí)FIR 和WAVS 提供物質(zhì)的原子坐標(biāo)和晶格信息，拉曼和MIR 提供分子結(jié)構(gòu)信息并獲得成核生長曲線。
圖 MOF 拉曼光譜隨時(shí)間變化曲線，采用平面波密度泛函理論計(jì)算
引用文獻(xiàn)
[1] Casella A, Carter J, Lines A, et al. In stream monitoring of off-gasses from plutonium dioxide fluorination[J]. Actinide Research Quarterly,2019: 31-35.
[2] Parruzot B, Ryan J V, Lines A M, et al. Method for the in situ measurement of pH and alteration extent for aluminoborosilicate glasses using Raman spectroscopy[J]. Analytical chemistry, 2018, 90(20): 11812-11819.
[3] Lu W, Zhang E, Qian J, et al. Probing growth of metal–organic frameworks with X-ray scattering and vibrational spectroscopy[J]. Physical Chemistry Chemical Physics, 2022.
13810146393
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