物镜和共焦孔径对激光显微拉曼光谱的影响VIP免费

物镜和共焦孔径对激光显微拉曼光谱的影响汪涓涓，林怡，余靓，刘文涵*（浙江工业大学化学与材料工程学院，浙江杭州310014）摘要：采用不同的光学物镜与选用不同的共焦孔径对显微激光拉曼光谱的检测，将会产生不同的影响。本文考察了20、50、100倍三种不同倍数的物镜，与50-1000μm共焦孔径配合时对拉曼光谱的影响。结果表明，100倍物镜采集的拉曼光谱信号的信噪比高于20倍和50倍的物镜。在非“光学切片”断面测定时，使用100倍物镜与300μm-400μm共焦孔径配合使用，可以得到相对较好的拉曼光谱信号。关键词：物镜，共焦孔径，激光显微拉曼光谱，信噪比中图分类号：O657.37文献标识码：AEffectofobjectlensandHoleontheLaserRamanspectraWANGJuan-juan,LINYi,YUJing,LIUWen-han*(CollegeofChemicalEngineering,ZhejiangUniversityofTechnology,Hangzhou30014,P.R.China)Abstract：ThereweredifferenteffectsontheLaserRamanspectrawhenweusedthedifferentobjectlensesandholes.Theeffectsofthreedifferentobjectlensessuchas20、50、100timesandtheholesfrom50to1000μmonthelaserRamanspectrahavebeenstudiedwhentheycollectedthesignals.Itshowedthatthesignalnoiseratio(SNR)of100timesobjectlenswasbetterthanthe20and50times’.Innon-opticalsectionsdetect,usethe100timesobjectlensandtheholeof300-400μmwouldgetbetterRamansignal.Keyword：objectlens,Hole,LaserRamanspectra,SNR前言激光显微拉曼光谱仪是一种新型的无损检测仪器，可以进行微区分析[1]，亦用于固体、液体、塑料薄膜等多种形态的无机材料和有机物质的结构组成分析，与红外光谱有着一定的互补性[2-3]。近十年来，由于拉曼光谱仪商品化和以其性能日益提高，拉曼光谱仪的研究和应用得到迅猛的发展。共焦显微术已在拉曼光谱分析中广泛应用。它不但可以观测样品同一层面(平面)内不同微区的拉曼光谱信号，还能分别观测样品内深度不同的各个层面的拉曼信号，从而在不损伤样品的情况下达到进行“光学切片”的效果。共焦显微拉曼谱，在表面物理、电化学、半导体、纳米结构、薄膜材料等诸多研究领域都已成为重要的一种观测手段[4]；对于生物样品的观测[5]，矿物或宝石内包裹体的无损检测[6]，刑侦物证的分析[7]，以及古代文物特别是书法收稿日期：2009-8-20；修订日期：基金项目：本文系浙江省重中之重学科开放基金（No20050505）和浙江省分析测试基金(2007F70007)资助第一作者简介：汪涓涓（1979-），女，助理工程师，在读研究生（导师刘文涵教授）。*通讯联系人E-mail:LiuWH@zjut.edu.cn绘画和某些器物涂覆层的分层鉴定研究[8]，也起着举足轻重的作用。在进行“光学切片”断面检测时，采用不同的光学物镜和选用不同的共焦孔径将会产生不同的效应，为了考察不同的物镜和不同的共焦孔径对显微激光拉曼光谱的影响，本文进行了研究。1实验部分1.1仪器与试剂LabRAMHRUV激光共焦显微拉曼光谱仪（法国JobinYvon）。激发光源：785.18nm近红外半导体激光器；光栅刻线数：600线/mm。物镜：100X/0.90，50X/0.75，20X/0.40，10X/0.25，L50X/0.55显微物镜；共焦孔径(hole)：50-1000μm；光信号采集时间：2s。样品：单晶硅片。1.2实验方法将硅片放在激光拉曼光谱仪的置物台上，选择好所需的物镜，共焦孔径，信号采集时间等数据。通过电脑显示屏的影像窗口调整使激光聚焦于硅片表面，采集各种不同条件下拉曼光谱图。2结果与讨论2.1不同物镜倍数与拉曼光谱图的影响采用相同共焦孔径300μm，不同的物镜倍数，采集的拉曼光谱如图1所示。从图1中可看出，测得的拉曼光谱强度物镜50倍的比20倍的强度大，但基线较高，背景噪声大。100倍物镜对应的拉曼光谱噪声低，峰形好。这是因为100倍物镜数值孔径(NumericalAperture)比50倍物镜和20倍物镜的都要大。显微物镜的数值孔径大，通光量大，不仅可以提高空间分辨率，还能增大其收集拉曼散射信号的立体角。400500600700800050010001500200025003000Intencity(cnt)Ramanshift(cm-1)*100*20*50图1不同物镜倍数对拉曼光谱的影响图注：共焦孔径300μm，物镜20，50，100倍Fig1.theRamanspectraofobj...