基于定镜动态准直的傅里叶变换拉曼光谱仪

    拉曼光谱学是基于光与物质相互作用的特性，是一种基于非弹性光散射 ( 即入射激光的能量 / 频率发生改变 ) 的无损伤探测方法。入射激光与散射激光频率的差异对应于被测分子体系的激发，通常是振动能级的激发。通过测量散射光强和频差的关系，我们就获得被测分子体系拉曼光谱。1964 年，Chantry 等人首次提出将近红外 (NIR) 激发拉曼技术与傅立叶变换技术相结合 ; 1986 年，Hirschfield和 Chase 在技术上实现了 FT 拉曼光谱。1987 年PE 公司推出了第一台近红外激发傅立叶变换拉曼光谱仪 (FT-Raman)^[1]。傅里叶拉曼光谱仪提供快速、简单、可重复的无损伤的定性定量分析。它无需样品准备，样品可直接通过光纤探头或通过玻璃、石英、蓝宝石窗、和光纤测量。此外，1、由于水的拉曼散射很微弱，拉曼光谱是研究水溶液中的生物样品和化学化合物的理想工具。2、拉曼一次可同时覆盖50 ～ 4000 cm^-1的区间，可对有机物以及无机物进行分析。若让红外光谱覆盖相同的区间则必须改变光栅或光束分离器、滤波器和检测器。3、拉曼光谱谱峰清晰尖锐，更适合定量研究、数据库搜索、以及运用差异分析进行定性研究。在化学结构分析中，独立的拉曼区间的强度可以和功能基团的数量相关。4、因为激光束的直径在它的聚焦部位通常只有0.2 ～ 2 mm，常规拉曼光谱只需要少量的样品就可以得到。拉曼显微镜物镜可将激光束进一步聚焦至20 微米甚至更小，可分析更小面积的样品。目前，拉曼光谱法已经广泛应用于石油、化工、生物、高分子、材料、地质、矿物等各个领域。现代应用中更多将拉曼光谱和红外光谱相配合可以更加全面的研究分子的运动状态，获取更多的分子结构分析的信息^[2]。

    1　傅里叶变换拉曼光谱仪原理及特点

    拉曼光谱即拉曼散射的光谱，1928 年由印度物理学家 C.V. 拉曼发现。在透明介质散射光谱中，频率与入射光频率 υ₀相同的成分称为瑞利散射；频率对称分布在 υ₀两侧的谱线或谱带 υ₀±υ_i即为拉曼光谱，其中频率较小的成分 υ0-υ_i又称为斯托克斯线。频率较大的成分 υ₀+υ_i又称为反斯托克斯线。频率差 υ_i与入射光频率 υ₀无关，由散射物质的性质决定，每种散射物质都有自己特定的频率差。而拉曼散射的相对强度为^[3]：

    式中 I₀为入射光强度，E_m为 m 态分子能量，k为波兹曼常数，T 为绝对温度，Z 为参与振动的所有分子能量状态总数，J 为角动量量子数，N 为参与散射的分子数，g_s为统计权重因子，为分子由m 态跃迁到 n 态拉曼散射截面积。