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高荧光样品的拉曼光谱测试方法

2018-11-28 12:40:23

由于荧光信号远强于拉曼信号,而且荧光信号与拉曼信号在相同谱段,在拉曼光谱测试的过程中,我们经常会遇到样品荧光信号很强,把拉曼信号湮灭,以至于无法测出样品拉曼光谱的情况。例如532nm、785nm激光拉曼光谱仪在测试生物组织、染料、荧光物质等较强荧光背景的物质的时候,拉曼信号基本上只能“小荷才露尖尖角”,甚至于完全不能体现,被荧光信号掩盖,作为拉曼指纹的特征峰,根本无法识别。而1064nm激发拉曼光谱仪,则可以极大地抑制荧光干扰。

但是,因为1064nm拉曼光谱仪,由于设计难度极大,传感器只能用InGaAs的,且必须进行深度制冷,因此,成本不菲。那么,有必要选择价格昂贵的1064nm拉曼光谱仪吗?对同样样品进行测试时,785nm拉曼光谱仪和1064nm拉曼光谱仪,测试结果到底区别有多大呢?我们分别使用奥谱天成生产的ATR3100-785和ATR3110-1064这两种不同激发波长的拉曼光谱仪进行了简单的实验。

实验条件:

实验仪器:ATR3100、ATR3110-1064

生产厂家:奥谱天成(厦门)科技有限公司

实验参数:

激发波长1064nm785nm积分时间15000ms1000ms激光功率300mw200mw

图 1 ATR3100型785nm激光拉曼光谱仪

图 2 ATR3110-1064型1064nm激光拉曼光谱仪

1. 1064nm拉曼光谱和785nm拉曼光谱的对比试验

图 3 胶囊样品的拉曼光谱图、蓝色为785nm,红色为1064nm

图 3我们可以看出在396cm-1、517cm-1、639cm-1处785nm拉曼光谱仪被荧光遮挡,只能略微看出有特征峰凸起,而1064nm拉曼光谱仪能明显看出特征峰。在1237cm-1、1448cm-1、1667cm-1处785nm拉曼光谱仪基本无法识别出特征峰,而1064nm拉曼光谱仪的特征峰非常明显。

图 4 ABS-557型塑料样品的拉曼光谱、蓝色为785nm,红色为1064nm

图 4我们可以看出两种拉曼光谱仪在445cm-1和600cm-1都可以识别出特征峰,但是1064nm拉曼的特征峰明显的多,但785cm拉曼光谱仪在372cm-1、1000cm-1、2500cm-1等多个特征峰,则被荧光所掩盖。而1064nm拉曼光谱仪,则非常好地显示出来了这些特征峰。

图 5 PC1225L型塑料样品的拉曼光谱, 蓝色为785nm,红色1064nm

图 5我们看出两种拉曼光谱仪基本都可以识别出对应的特征峰,但785nm激光光谱仪受到荧光背景的干扰,存在分辨率不足的问题,半峰宽基本被掩盖,如果单纯只使用785nm拉曼光谱仪无法分辨是否存在被荧光所遮盖的特征峰。

图 6 EVA2号型塑料样品的拉曼光谱, 蓝色为785nm,红色1064nm

图 6可以看出785nm的拉曼在1758cm-1处并没有显示出特征峰。

2. 1064nm拉曼光谱仪的特征峰分辨能力试验

在实际的应用中,我们会使用拉曼光谱仪进行不同塑料的鉴定检测,来确认我们使用的塑料是否为我们想要的原材料。我们需要区分样品ABS-557和样品EVA2号这两种塑料,我们将这两种样品的1064nm和785nm的光谱图分别进行了比较。如图5所示,发现使用785nm激光拉曼光谱仪的光谱图基本被荧光所掩盖,导致光谱图较为相似,很难有效地区分。而1064nm激光光谱仪,由于抑制了荧光信号,拉曼光谱的特征峰水落石出,则可以非常容易地分辨这两种塑料。

图 7上图为1064nm拉曼测出的拉曼特征峰,下图为785nm拉曼测出的拉曼特征峰。蓝色为ABS-557,红色为EVA2

3. 小结:

综上所述,1064nm激光拉曼光谱仪,在抑制荧光干扰方面,有着独特的优势;在荧光背景较强的样品,检测中效果还是较为显著的。如果需要鉴定检测一些具有较强荧光背景的样品时,使用1064nm拉曼光谱仪可以较为准确的分析这些样品。

以上实验均使用奥谱天成(厦门)科技有限公司生产的拉曼光谱仪,分别为ATR3100和ATR3110-1064nm型号的拉曼光谱仪。

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