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在现代科学检测领域，拉曼光谱技术凭借其独特的优势，为物质分析提供了精准且高效的手段。而优质拉曼光谱仪的光路系统，作为其核心组成部分，对于仪器的性能和检测结果的准确性起着至关重要的作用。
优质拉曼光谱仪主要由激发光源、外光路、内光路、探测器和控制系统等部分构成。其中，根据分光方式的差异，优质拉曼光谱仪可分为光栅色散型和干涉型（即傅里叶变换拉曼光谱仪）。在当下的工业与科研实践中，光栅色散型优质拉曼光谱仪以其成熟的技术和出色的检测灵敏度等综合特性，占据了主流地位。
为了实现对样品的高效检测，外光路需要尽可能增大激发光在样品上的功率密度，并收集更多的散射光。一方面，采用高亮度的激光光源并增大其功率，以增强激发光的能量；另一方面，借助光学显微镜作为外光路的一部分，对激光进行聚焦，从而显著提高样品表面的激发光功率密度。
减少光谱仪收集到的杂散光强度是外光路的另一个重要任务。具体措施包括提高激发光源的单色性，以确保激发光的纯度；增加前置滤波器，如全息陷波片，有效减少除主频以外的辐射；同时，适当增加分光光路的色散，虽然这会在一定程度上削弱拉曼散射，但能更有效地抑制瑞利散射，提高检测的准确性。
在实际应用中，比如在对复杂混合物的检测中，抑制杂散光可以避免其他成分的干扰，使检测结果更加准确可靠。
外光路还需要为样品提供合适的放置位置和环境条件，以确保样品能够稳定地接受激发光照射，并产生准确的散射光信号。
外光路可分为近场光学外光路和远场光学外光路。近场光学主要研究光源与探测器之间距离小于光波长范围内的光学现象和应用，而远场光学则是在光源与探测器之间距离远大于光波长时的光学研究。在远场光学中，光遵循传统的几何光学和波动光学原理，按照直线传播。常见的光学成像系统，如相机成像，大多基于远场光学原理。
远场光学外光路通常采用两个相互垂直的柱面镜组合，将入射光聚焦为矩形光斑，以更好地匹配入射光的光束形状，提高激发光的利用效率。这种设计在许多实际应用中都表现出了良好的性能，例如在材料表面的微观分析中，可以更精确地聚焦激发光，获取更详细的光谱信息。
为了满足不同实验的需求，根据激光入射方向和散射光收集方向的夹角，设计了多种不同的收集光路，包括直角90°散射光收集（适用于透明样品）、前向散射光收集（适用于透明样品）、斜入射和散射光收集、单向背散射光收集以及双向背散射光收集等。不同的收集方式适用于不同类型的样品和检测需求。例如，直角90°散射光收集适用于透明样品，可以有效地收集散射光；而背散射光收集则适用于不透明样品，能够获取样品表面的信息。
对于杂散光的处理，通常在内光路前设置滤波片或滤波器，以阻断激发光、瑞利散射光和杂散光进入内光路。滤波片是利用干涉原理制成的多层膜结构薄片，具有结构简单、成本较低的优点，但只能阻挡单一波长的光，因此通常需要多片组合使用。滤波器的本质是色散相减型的单色仪，其滤波波长范围可调，能够更灵活地适应不同的检测需求。此外，采用相同孔径角的收集镜和分光计的准直镜，也可以显著降低杂散光的干扰。理论上，当分光计准直镜的孔径角比收集镜孔径角更小时，接收到的杂散光更少，但同时收集到的散射光也会减少，需要在实际应用中进行权衡。
优质拉曼光谱仪的内光路核心是分光计，其主要功能是将不同频率（波长）的散射光分散开来，形成按频率（波长）依次排列的光谱。同时，分光计还具有聚焦功能，能够将分散后的不同波长的光有效聚焦到探测器上，使探测器能够准确接收各个波长的光信号。常用的探测器是CCD（电荷耦合器件），它具有高灵敏度、高分辨率和快速响应等优点，能够满足拉曼光谱检测的需求。
分光元件是分光计的核心部件，通常为棱镜或光栅。棱镜分光是基于不同波长的光在棱镜中的折射率不同，从而实现光的色散。然而，棱镜的色散能力较弱，在分辨两个波长接近的散射光时，精度会受到较大影响，即分辨率较低。相比之下，光栅分光则是基于衍射和干涉原理。光栅表面刻有密集且等间距的狭缝，当光通过这些狭缝时，由于不同波长的光的光程差不同，会在聚焦面上形成大量明暗相间的条纹。不同波长的光具有不同的衍射角，从而实现分光。光栅具有较好的色散能力，能够提供更线性的色散，对光谱的分辨更加细致，即分辨率更高。因此，现代优质拉曼光谱仪普遍采用光栅作为分光元件。
单光栅分光计结构简单、体积小巧、操作方便，测试速度快。然而，其光谱覆盖范围较小，分辨率也较低，适用于对光谱分辨率要求不高的场合。在一些基础研究或对样品进行初步分析时，单光栅分光计可以快速提供一些有用的信息。
双光栅分光计包含两个光栅，结构相对复杂，体积较大，操作也较为复杂。但它能够提供更宽广的光谱覆盖范围和更高的分辨率，是较为理想的选择。双光栅分光计又分为色散相加型和色散相减型。色散相加型双光栅分光计具有两个光栅，衍射方向大致相同。第一个光栅对光进行色散后，第二个光栅进一步增强色散效果。经过两次色散叠加，光谱的分辨率更高，覆盖范围也更大。但经过两次色散，光的能量损失较大，光谱强度会下降，因此需要更强的激发光源来补偿。色散相减型双光栅分光计同样包含两个光栅，但色散方向相反，两次色散相互抵消一部分。这种设计的优点是光能量损失小，适合光强度较低的光源。然而，其色散程度较小，分辨率较低，光谱范围也较窄。不过，它还有一个显著优势，即可以通过调节两个光栅的参数，抵消掉不需要的光，提高检测的准确性。
三光栅分光计在双光栅分光计的基础上增加了一个光栅，进一步提高了光谱的分辨率和覆盖范围。但其结构更加复杂，成本也更高，通常用于对光谱分辨率和覆盖范围要求极高的场合。
在优质拉曼光谱仪领域，景颐光电一直致力于技术创新和产品研发。其研发的ATR6600 1064nm手持式拉曼光谱识别仪，凭借其独特的技术优势，在多个领域得到了广泛应用。
ATR6600是一款超荧光抑制的1064nm手持拉曼光谱仪。基于1064nm激发光本身的超高荧光抑制效果，特别适合于高荧光产品的检测。例如，在食品安全检测中，对于一些含有荧光物质的食品添加剂或农药残留，ATR6600能够准确地检测出其成分和含量，为食品安全提供有力保障。
整机尺寸极小，不到1.2kg，携带非常方便。可用于海关、公安、实验室、车间、仓库、码头等现场对毒品、易制毒化学品、爆炸物、珠宝玉石、原料等物品进行快速识别。在海关的货物检查中，ATR6600可以快速准确地检测出货物中是否含有违禁物品，提高海关的检查效率和准确性。
ATR6600内置优秀的拉曼光谱识别算法，可对物质进行无差别检测，轻松识别物质，同时可以添加用户自己的谱图数据。采用Android系统，界面简单明了，配备5.5英寸高清屏幕，采用高清双摄像头1300万 + 800万，可随时记录检测现场，内置WIFI、蓝牙、GPS等模块，简单而智能。
景颐光电还将提供全面的技术支持和服务，如谱图库的建立、方法和验证、IQ/OP/PQ认证支持等。通过与客户的紧密合作，景颐光电不断优化产品性能，提高服务质量，为客户提供更加优质的拉曼光谱检测解决方案。
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