拉曼测温技术Raman 光谱测温Raman 信号与物质极化率有关,温度改变引起极化率的变化从而改变Raman 信号,可以根据Raman 信号的变化进行温度的检测以及传热的分析。Raman 测温的方法主要包括: Raman 强度测温, Raman 频率测温和 Raman 半高宽测温。当前对于材料的Raman 测温研究主要是硅、碳纳米管、石墨烯、金刚石等。 [1] 1 Raman 强度测温原理:能级上的粒子数在平衡时遵从Boltzmann 分布,在平衡态下 ??个全同粒子分布在其单粒子任一可及能级????(i=1, 2, 3, ⋯,为单粒子能级的标号)上最可几粒子数 ????由下式确定: ????=????????exp?(-????/????)式中:????为能级 ????的简并度;??为 Boltzmann 常数; ??为热力学温度;??为单粒子配分函数。 Strokes 散射和 Anti-Strokes散射分别对应于低能级到高能级的跃迁或高能级到低能级的跃迁。 Raman 散射的 Strokes 线的光强 I S 和 Anti-strokes 光强 I AS 分别为:??S ∝1/[1 - exp?(-??? ??/??????)]??S ∝1/[exp ( +?????/??????) - 1]式中: ????是 Boltzmann 常数, ??是绝对温度, ?是约化 Planck 常量。两者的强度比为:????,??/????,????∝exp?(?????/??????)可以通过测量 Strokes 峰和 Anti-Strokes 峰的比值来计算材料的温度。[2] 国内:黄福敏 [3] 研究了碳纳米管拉曼光谱的温度效应。根据碳纳米管性质的不同,选取 D 模, G 模, E2g 模,D* 模信号中的几种,通过测量Strokes 峰和Anti-Strokes 峰的比值计算温度后平均化。实验结果显示各模分辨计算的温度之间误差小于50K,同时观察到拉曼位移随温度存在线性变化的现象。俞帆[4~6]等对 Sr(NO 3)2,CCl 4,单晶硅等材料的温度进行了测量。测温基于公式: T =h????k?? ?ln[???????????(??+??????-????)4]式中:??,????分别是激励激光频率和拉曼散射频移。通过筛选合适的测温散射带和测温介质,可以提高测量精度,减少激光致热的影响。20oC下由测量及激光致热引起的误差小于10K。丁硕 [7] 等利用散射信号强并且在高温下材料结构稳定的LiNbO 3 单晶作为测温介质, 对电子线路板中元件的温度做了测量。在入射功率为5mW 下,假定激光致热效应可忽略,结果显示温度测定值与输入功率有良好的线性关系,表明所取的Raman 峰为一级散射。白莹 [8]等利用 Raman 光谱实现了多孔硅温度的测量。 测温基于:T =h????k ?? ?ln[???????????(??+?????...