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模块化拉曼系统
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模块式拉曼系统

模块式拉曼系统为二次设备开发以及灵活的实验架构提供了便利。整套系统通常包含有光谱仪,激光器,探头和采样支架,配合操作软件和二次编程工具,用户可以方便地将拉曼测试系统集成到自己的设备中。

下面对如何选择各个组成模块做一下介绍。

  1. 光谱仪

由于拉曼信号通常极其微弱,拉曼散射大约占总的光散射的百万分之一,因此对于光谱仪的灵敏度和信噪比的要求会比较高。我们建议采用进口的高性能光纤光谱仪,推荐MAYA2000PRO或者QE65000这两种型号。

  • MAYA2000PRO

MAYA2000PRO是一款高性价比的光纤光谱仪,兼具高灵敏度,高信噪比以及高分辨率。非常适合用于拉曼光谱的测试,以及二次设备集成。其探测器采用的是日本滨松的面阵背照式CCD,在紫外和近红外区的量子效率都是大大优于普通的线阵CCD,而拉曼测试大多采用785nm的激发波长,通过配置相应的光栅,MAYA2000PRO可以测试200-4000cm-1的拉曼频移,分辨率可以达到8cm-1或者更高,对于一些常规的物质鉴定和识别都是足够的。

上图,MAYA2000PRO探测器的量子效率曲线

MAYA2000PRO的探测器没有包含热电致冷模块,不适合用于长时间积分的测量,例如需要长达数分钟积分时间的应用,但是,在实际应用中,由于MAYA2000PRO的灵敏度很高,以及高信噪比(450:1),所以大部分拉曼光谱的测试时间可以在10秒以内完成,因此,MAYA2000PRO完全可以胜任大多数的应用场合。

油品的拉曼图谱,用MAYA2000PRO测试,积分时间500ms,785nm,300mW激光

以下是MAYA2000PRO的规格参数,

标准配置50um狭缝,拉曼频移范围200-4000波数,分辨率~10波数

探测器
型号:Hamamatsu S10420
构造:背照式, 2D
热电致冷:
像素数:全部像素: 2068X70

有效像素: 2048x64

像素尺寸:14 µm 平方
探测器有效范围(mm):28.672 水平

0.896 垂直

阱深:200Ke-
峰值量子效率:75%
QE @ 250 nm:65%
光谱仪
积分时间:6 ms - 5 秒
A/D 转换:16 bit 500 kHz
动态范围:12000:1
信噪比:450:1
非线性偏差:~4.0%
校正后非线性:<1.0%
灵敏度:~0.32 Counts/e-
  • QE65000

跟MAYA2000PRO相比,QE650000主要改进是加装了探测器的热电致冷模块以及更低噪声的电路系统,因此可以大幅降低电子噪声,在长时间积分的测试中表现优异,可以获得极高信噪比的图谱。当然,QE65000的成本也会比MAYA2000PRO高出大约一倍的费用。

除了拉曼光谱检测,QE65000也适合很多其他弱信号的测试,例如荧光、DNA测序、天文学等。

技术参数

物理外观
尺寸182 mmx 110 mm x 47 mm
重量1.18kg(不包括电源)
检测器
探测器型号滨松S7031-1006
检测范围200-1100 nm
像素1024 x 58 (总像素1044 x 64);
像素尺寸24.576平方微米
像素井深1000Ke-
灵敏度~0.065 counts/e-
量子效率90%峰值; 250 nm处65%
光学平台
设计f/4,交叉对称的Czerny-Turner光路
焦距输入和输出均为101.6mm
入射孔径5, 10, 25, 50, 100或200 μm宽度的狭缝,或光纤(无狭缝)
可选的光栅14种可选光栅,紫外到近红外
HC1-QE型光栅紫外到近红外
可选的OFLV滤光片OFLV-QE (200-950 nm); OFLV-QE-250 (250-1000 nm); OFLV-QE-300 (300-1050 nm); OFLV-QE-350 (350-1100 nm); OFLV-QE-400 (400-1150 nm)
其它滤光片长通OF-1系列滤光片
校准和聚光镜标配
紫外增强无需增强,探测器本身具有优异的紫外响应
光纤连接SMA905型连接器,与0.22孔径单股光纤相连
光学特性
波长范围由光栅决定
光学分辨率0.14~7.7nm半**值全波(FWHM)
信噪比1000:1(全信号时)
A/D转换分辨率16位
暗噪声3 RMS计数点
动态范围7.5 x 109 (系统),25000:1(单次操作)
积分时间8毫秒~15分钟
杂散光600nm时小于0.08%;435nm时为0.4%
修正后线性度>99.8%
电子特性
功率消耗500mA,5V直流(无热电冷却)3A,5V直流(热电冷却)
数据传输速度扫描到内存:USB2.0接口为7ms,USB1.1接口为18ms,串口为300ms
输入/输出10个集成的用户可编程的数字GPIO(通用输入输出接口)
模拟通道
自动归零
数据输出外接盒兼容性HR4-BREAKOUT型
触发模式4种
发送脉冲功能
传送延时功能
连接器30针连接器
开机时间小于5s
暗电流25℃下4000e/像素/秒;0℃下200e/像素/秒
电脑连接
操作系统Windows 98/Me/2000/XP操作系统,带USB接口的Mac OS X 或Linux操作系统;带串口的32-bit Windows操作系统
电脑连接480 Mbps下USB 2.0 ;115.2 K baud下RS-232
外围设备SPI (3现);I2C内积分电路
温度与热电冷却
温度范围-15 ℃~50.0℃;无冷凝现象
定点温度软件控制,*低定点温度在环境温度40℃以下时*低-15℃
稳定性设置温度2分钟之内跳动不超过+/-0.1℃

激光器

拉曼光谱测试都需要用到高功率,高稳定,窄线宽的激光光源,常用的波长主要是785nm,532nm。785nm的**激光功率一般要求300mW以上,532nm的**激光功率在50um以上。线宽也要优于0.2nm。在这里,我们主要推荐国产的SPL系列,以及进口的LASER-785-LAB系列。

SPL-785系列

由于国内的激光器研发相当成熟,产品的性能已经达到国际**,加上相对低廉的价格,SPL系列对于拉曼应用来说,是具有极高性价比的选择。

得益于先进的TEC温度控制系统,SPL-785具有非常优秀的温度稳定性,能够在外界温度变化的环境中稳定地工作。

典型光谱测试数据

技术指标
噪声:<1% RMS(10Hz-100MHz)
输出光纤:建议105um,0.22 N.A. 标准耦合效率>75%

可以根据具体需求定制

预热时间:15分钟
工作温度:-10 °C到45 °C
稳定性:<1% RMS 在8小时内
湿度:5-95% 无结露
激光器寿命:10,000 小时
功耗: 3.0 A@ 5 VDC
输出功率(CW): 可选**350mw 或者500mw
峰值波长:785 +/- 0.5 nm
光谱线宽:0.2 nm (典型值)
上升时间:<500 ms
控制:TTL 信号模块-- 0 到100kHz
接头:SMA 905 或者FC (可以定制)
光谱稳定性(温度)<0.005nm/℃(典型)

SPL-532系列

技术指标
噪声:<1% RMS(10Hz-100MHz)
输出光纤:可定制(105um, 0.22N.A default)
预热时间:15 分钟
工作温度:-10 °C到45 °C
稳定性:<1% RMS in 8 hours
湿度:5-95% 无结露
激光器寿命:10,000 小时
功耗: 3.0 A@ 5 VDC
输出功率(CW): 100mw (典型), 可以达到120mw
峰值波长:532 +/- 0.5 nm
光谱线宽:<0.1 nm
上升时间:<500 ms
控制:TTL 信号模块-- 0 to 100 kHz
接头:SMA 905 或者FC (可以定制)
光谱稳定性(温度)<0.005nm/℃(典型)

典型光谱测试数据

可以选购的型号

  • SPL-785

785 nm 稳频多模激光器,**输出功率300mW,线宽0.2nm,SMA光纤接口

  • SPL-785-HP

785 nm 稳频多模激光器,**输出功率500mW,线宽0.2nm,SMA光纤接口

  • SPL-785-OEM

OEM型号,可以为工业客户定制接口

  • SPL-532

532nm 稳频多模激光器,**输出功率50mW,线宽0.1nm,SMA光纤接口

  • SPL-532-HP

532nm 稳频多模激光器,**输出功率100mW,线宽0.1nm,SMA光纤接口

  • SPL-532-OEM

OEM型号,可以为工业客户定制接口

LASER-785-LAB系列

LASER-785-LAB系列进口激光器具有输出功率高,窄线宽和光谱稳定的特性。激光器内置温度控制器可以将峰值波长锁定,不会受到外界温度变化的影响(-10 ºC 到+55 ºC)。其边模抑制比优于40 dB,可以获得极高的信噪比,非常适合拉曼应用。同时该激光器也配有高性能的电子驱动和温度控制单元。

LASER-785-LAB激光谱线分析图

110 mmx 89 mm x 53 mm
重量:600 克
噪声:<0.5% RMS
输出光纤:100 µm @ 0.22 NA
预热:15 分钟
工作温度:-10 °Cto 40 °C
稳定性:<3% 峰峰值8 小时内
工作湿度:5-95% 无结露
寿命:10,000 小时
功耗: 3.0 A@ 5 VDC
输出(CW): >500 mW
峰值波长:785 +/- 0.3 nm
光谱线宽:0.2 nm (典型)
上升时间:<500 msec
控制:TTL 信号模块-- 0 到100 kHz
接口:SMA 905

可以选购的型号:

  • LASER-785-IP-LAB

785 nm 光谱稳定多模激光器,输出功率> 350mW,FC 接口,功率不可调

  • LASER-785-LAB-ADJ

785 nm 光谱稳定多模激光器,输出功率> 350mW,FC 接口,功率可调

  • LASER-785-LAB-ADJ-S

785 nm 光谱稳定多模激光器,输出功率> 350mW,SMA接口,功率可调

  1. 拉曼探头

拉曼探头是一种集成多种光学元件的光纤探头,能够过滤掉收集到的激光谱线,提取微弱的拉曼信号,因此对制造工艺的要求相当高。目前能够提供商业化拉曼探头的品牌主要是美国的Inphotonics公司,该公司提供全系列的探头产品,不仅仅可应用于实验室,也可以用于工业现场。

RamanProbeTM

这一款拉曼探头是Inphotonics的主打产品,体积小巧(4" 长x 0.5" 直径),是非常灵活的实验室测量工具。拉曼探头可以用来直接测量固体或者通过透明的比色皿测量液体。拉曼探头需要根据激光额波长来配置,所以请在订购的适合指定相应的波长。

**的技术可以对瑞利散射大幅度衰减108。同时也消除了探头内部的背景散射,提高了信号质量。RamanProbe 可以完全消除在250 cm-1 之前的杂光,目前只有Inphotonics的产品可以做到。

采样头不锈钢,圆柱形探头0.5"直径(12.7 mm) x 4" 长度(76 mm),带有集成光学元件
光谱范围250 - 3900 cm-1 (Stokes)*
激发波长488, 514, 532, 632, 670, 785, 830, 976 nm, 其他波长需要定制
工作距离5 mm (标准),**可以达到10 mm (定制)
光纤配置**固定的两根光纤(105 µm激发光纤,200 µm 标准收集光纤)以及滤光元件,N.A. 0.22
滤光效率**设计可以滤除瑞利谱线和来自输入输出光纤的石英光谱(O.D. > 8 @激光波长)
物理性能非常结实的探头和光纤,可以承受物理撞击,可以被加热到80ºC.

选项:高温版本可以承受到200ºC

光纤长度5 m标准长度。(定制: **200 m)
安全措施发射指示器(标配)Class I 可选配采样支架
耦合系统标配FC 或者SMA 905 接头

RamanProbe IITM

RamanProbe II 是专门为浸入式溶液测量的应用开发的拉曼探头,头部长度是8",外层套管可以拆卸,这些特点使得探头可以用于真正的原位溶液分析。探头的焦距可以根据测量的溶液类型进行调节。标准的浸入式套管材料是不锈钢,带有一个蓝宝石窗口。套管拆除后,探头可以继续用于固体和比色皿的测试。

规格参数

采样头不锈钢圆柱形探头,带有外套管,总的直径5/8" (15.8mm) x 8" (230 mm) 长度
激发波长514, 532, 632, 670, 785, 830 nm其他波长需要定制
光谱范围250 - 3900 cm-1 (Stokes)*
工作距离可以根据测量溶液的粘稠度来优化
光纤配置**固定的两根光纤(105 µm激发光纤,200 µm 标准收集光纤)以及滤光元件,N.A. 0.22
滤光效率**设计可以滤除瑞利谱线和来自输入输出光纤的石英光谱(O.D. > 8 @激光波长)
物理性能探头部分可以承受**温度200ºC。蓝宝石窗密封在不锈钢套管内,也可以选配石英窗片,适合633 和670 nm激发
光纤长度5 m std. (选配: **200 m)
安全措施发射指示器(标配)Class I 可选配采样支架
耦合系统标配FC 或者SMA 905 接头

RPB 实验室级探头

RPB拉曼探头是一款高性价比的产品,适合一般的实验室测量。

规格尺寸

采样头阳极铝探头, 4.2" x 1.5" x 0.5" (107 x 38 x 12.7 mm ), 配有1.5" 长度(38 mm) 不锈钢探棒
拉曼频移300 - 3900 cm-1 (Stokes)*
激发波长514, 532, 632, 670, "785" (782-788), 830 nm (激光波长必须是+/- 1.5 nm 指定波长,除了785 nm 版本)
工作距离7.5 mm (std.), 5 or 10 mm 可选
光纤配置**固定的两根光纤(105 µm激发光纤,200 µm 标准收集光纤)以及滤光元件,N.A. 0.22
滤光效率**设计可以滤除瑞利谱线和来自输入输出光纤的石英光谱(O.D. >6 @激光波长)
物理性能**工作温度为80ºC
光纤长度1.5 m
安全措施手动的快门调节激光输出;Class I 样品支架可选
耦合系统标配FC 或者SMA 905 接头
  1. 支架

根据您的测量需求,可以提供定制拉曼支架。例如带有一维调整的平台,或者不同类型比色皿的适配器。

  1. 附件

HG-1波长标定光源

产品介绍

小巧,低成本的HG-1汞灯适合用于UV-VIS-NIR光谱系统的波长校准光源。HG-1能够发射汞氩元素的谱线,光谱范围是253-922 nm,氩元素二级谱线,光谱范围可到达1700nm,可用于快速,可靠的波长标定。HG-1的机身背面可以找到汞和氩元素的辐射谱线数据。

主要特点

HG-1光源通过光纤和光谱仪连接,进行波长标定,通过EXCEL电子数据表或计算器回归计算,得到标定系数。HG-1提供12VDC电源(包括系统)或9V电池(不包括)。

输出汞氩低压力气体
光谱范围253-1700 nm
尺寸125.7 x 70 x 25.8
功耗250 mA at 12 VDC
电源12 VDC 变压器(包括) 或

9 VDC 电池(额外)

内电压 30 kHz时600伏特
灯泡寿命~ 3,500 小时(在20 mA)
稳定性~1分钟
孔径3 mm
连接器SMA 905

波长标定附件

PS-HG1-ADP波长标定适配器是一种1-cm尺寸的比色皿形状的附件,可以安装到1-cm比色皿支架,通过光纤连接HG-1。适配器可用于带有比色皿支架的分光光度计的波长标定。

谱镭光电也可以提供专业的拉曼分析软件Analyze IQ系列,介绍如下,

Analyze IQ Lab 能够快速精确地处理光谱数据和识别物质种类,它具有直观易用的界面,帮助您提高测试效率,降低出错风险。

Analyze IQ Lab 提供快速精确的分析方法,将复杂的光谱数据变成决策参考,不仅包含成熟的化学计量建模方法,还有包含创新技术的数据挖掘方法。建模向导允许您快速可靠地构建,评估和优化复杂模型。

Analyze IQ Lab 被应用于商业研发,学术研究实验室和很多创新解决方案提供商。

除了标准的化学计量学技术,例如PCR,Analyze IQ Lab还为用户提供了用于光谱分析的创新分析工具。测试结果表明,这些**方法比起标准技术更加精确,尤其是在分析复杂光谱的场合。

Analyze IQ Lab

拥有一个美观的界面,可以处理标准的光谱数据格式,也可以定制处理用户指定的格式。

Analyze IQ Lab特点:

ü 创新的基于模型的方法,获取快速精确的识别结果

ü 直观的用户界面,步骤清晰的使用向导

ü 多种光谱预处理选项

ü 可以处理标准的光谱数据格式,可以定制处理特殊格式

ü 综合的图形显示效果,直观地观察预处理和模型的性能。

Analyze IQ Lab的模型驱动的光谱分析方法,为您提供以下功能:

ü 采用预先建好的模型来处理数据

ü 易于构建新的模型,针对您的数据类型设计,操作向导按步操作,简单清晰

ü 可以选择定量和定性分析工具,取决于您的研究目标

ü 大量建模方法可选,从标准的化学计量方法到创新的**技术

ü 在*终确认前,评估,优化和改进您的模型

ü 数据图形化显示,并且可以导出结果

Analyze IQ Spectra Manager

Analyze IQ Spectra Manager 可以储存和组织有用的化学品光谱和相关信息,界面直观且易于操作。

您的图谱是有价值的资产:Spectra Manager 帮助您存储和管理图谱和相关信息。虽然没有应用LIMS软件那么高的成本,但是Spectra Manager 可以很好地替代一般文件夹式的管理方法,图谱相关的信息可以很好地保存并且一起显示。

Spectra Manager的特点包括:

· 可以保存 CAS注册号和QA细节

· 通过IUPAC和普通名称调用和列出图谱

· 对于混合物,所有相关的数据会集中起来,您可以跟踪含有相同物质的所有混合物。

· 无缝衔接 Analyze IQ Lab, 可以方便地选取光谱转到Analyze IQ模型中分析。

上图,左边列出图谱名称,右边显示图谱

下图显示了样品信息界面,输入混合物图谱,用户可以添加很多附加信息,(提供商,批号,外观,纯度,IUPAC名称,普通名称等)

软件试用网址,

Raman Spectra Library拉曼图谱库

Spectra Manager 的用户可以购买我们的Raman Spectra Library拉曼图谱库,一套精心编制的1868幅图谱的拉曼图谱库。它包含了大量常用有机物的图谱,包括实验室化学品,危险物质,研究用化学品,以及溶剂混合物等。对于每幅图谱,它包括具体成分和附加信息,诸如生产商,批号,外观,纯度,IUPAC名称,普通名称以及其他细节。

谱库分成两个子集,可以分开或者一起购买:

  1. 实验室物质拉曼图谱: 包含 1103 幅图谱,涵盖899种物质,每种物质只有一种鉴定过的主成分。

  2. 混合物拉曼图谱: 包含765种 实验室制作的混合物图谱, 每种混合物包含2-4种成分。对于单一混合物图谱,提供了每种成分的信息和预期浓度值。

  3. 完整版拉曼图谱库: 包含所有的1868 幅图谱。

Raman Spectra Library 作为搭配Spectra Manager的附件来销售, 谱库的图谱可以做为Analyze IQ Lab建模时的数据来使用,完全集成到Spectra Manager。

内容列表可以在以下网址下载,

下图是一幅混合物图谱的信息数据: 10% Acetonitrile + 80% Methanol + 10% Water.

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