微型共聚焦拉曼光谱仪对稀土发光材料的检测分析

  中国拥有发展稀土应用得天独厚的资源优势，在现已查明的资料中显示，世界80%的稀土资源在中国，并且品种齐全。目前中国稀土资源利用的特点是：一方面出口原料和粗产品；另一方面却在进口产品和精制品^[1]。因此，在中国开展稀土精细加工和稀土功能材料的研究，具有独特的意义。与红外光谱方法比较，拉曼光谱可以更完整地研究分子的振动和转动能级，更容易解决结构分析问题、无需样品制备、不受样品水分的干扰而日益受到重视，特别适合材料体系的研究。近年来一系列新型拉曼光谱技术的发展进一步显示它的应用潜力^[2]。

1、实验样品

2、实验过程

 2.1 光谱采集

将RMS1000固定在铁架台上，调节探头位置使激光聚焦于样品表面上，调节自动加热仪温度。拉曼光谱测试参数为：

激光功率：150mw；

积分时间：100ms；

平均次数：10次。

样品拉曼光谱采集过程如下图所示：

 2.2 光谱预处理

所有原始拉曼光谱都进行插值剪切、基线处理、平滑滤波处理^[3]。

3、实验结果

   稀土发光材料样品在200-800cm^-1范围内存在5个拉曼特征峰，大致位置在234cm^-1、296cm^-1、347cm^-1、555cm^-1、631cm^-1处，样品从25℃加热至200℃的过程中，200-800cm^-1范围内拉曼信号强度下降。

随着温度升高，稀土发光材料在200-800cm-1范围内拉曼信号逐渐降低。

【1】Wang Dian-zuo et al. Research and development of rare earth advanced materials in china( J).Journal of Rare Eart h，1996，14（3）：223.

【2】薛奇，高分子结构研究中的光谱方法，高等教育出版社（1995）.

【3】陈壮，贾成贺，姜红。基于主成分分析和K-means的便利贴显微共聚焦激光拉曼光谱分类[J].中国人民公安大学学报(自然科学版),2022,28(03):9-14.

本研究中用到的RMS1000，现已升级为RMS2000微型共焦拉曼光谱仪。

RMS2000是一款微型的785nm同轴共聚焦拉曼光谱仪，其采用全空间光设计，优化散热接口，采用N.A0.11数值孔径激发采集光路。配置超短焦、线扫描、浸入式探头，支持Linux和Windows多种操作平台和主控系统，随机配备手机端（Andorid）和电脑端采集分析软件。具备非凡的分辨率、灵敏度、穿透能力和抑制荧光干扰能力。既可以单独使用也可以作为核心部件集成进拉曼自动化系统，满足科研院所，相关监管机构与企业在无机/有机材料、生物生命，化学/化工、药物分析，食品安全，刑侦鉴定，环境污染检测等研究中的需求。

·体积小巧，重量轻，只有100×80×26mm和280g。

·空间光、微型共聚焦设计，最小光斑≤30μm。

·高分辨率（~6cm^-1），高抑制荧光能力，能够轻松测量高荧光样品，获取拉曼光谱。

·高灵敏度，500ms即可实现常规化学品的拉曼光谱，最低可以检测0.3%的分析纯酒精。

·可配置线扫式探头，可以采集4.5mm*1mm的线扫光斑，降低样品照射功率密度。

·可配置浸入式拉曼探头，用于过程分析检测。

·支持手机和电脑双平台，方便户外现场直接测量。

·超低功耗，无须额外电源供电，通过USB手机可以直接实现光谱采集分析。

·强大的软件分析功能，支持常规的HQI，峰位检索，深度学习神经网络等算法。

·可以适配显微镜组成显微共聚焦拉曼。