拉曼光谱技术在材料科学研究中的应用    

拉曼光谱在材料科学中是物质结构研究的有力工具，在相组成界面、晶界等课题中可以做很多工作。包括：

（1）薄膜结构材料拉曼研究：拉曼光谱已成CVD（化学气相沉积法）制备薄膜的检测和鉴定手段。拉曼可以研究单、多、微和非晶硅结构以及硼化非晶硅、氢化非晶硅、金刚石、类金刚石等层状薄膜的结构。

（2）超晶格材料研究：可通过测量超晶格中的应变层的拉曼频移计算出应变层的应力，根据拉曼峰的对称性，知道晶格的完整性。

（3）半导体材料研究：拉曼光谱可测出经离子注入后的半导体损伤分布，可测出半磁半导体的组分，外延层的质量，外延层混品的组分载流子浓度。

（4）耐高温材料的相结构拉曼研究。

（5）全碳分子的拉曼研究。

（6）纳米材料的量的子尺寸效应研究。

为什么我得到的光谱中总是有随机的、尖锐的谱线？

这些谱线一般被认为是宇宙射线。宇宙中的高能粒子辐照在CCD探测器上会导致电子的产生进而被相机解释为光的信号。宇宙射线在时间和产生的光谱位移上完全是随机的，它们有很大的强度、类似发射谱线、半高宽较小(<1.5m-1)。为确认宇宙射线的存在，你可马上重新扫描光谱会发现峰的消失。如果谱线依然存在，则很有可能是室内光线的干扰，可参见Q3问题的解答。

宇宙射线随着扫描***时间的增加出现的概率会增加，因此当你长时间扫描一个光谱时，必须避免宇宙射线在光谱中的出现，这可以通过软件中宇宙射线去除能完成。这是一些软件中包含的实验设置功能，当使用时，将在同一样品位置扫描三次（相当于积分三次），软件将比较这三次扫描获得的光谱并去除没有在所有光谱中出现的尖锐峰。

拉曼光谱仪怎样避免被测试的样品被激光烧毁？

当你进行样品测试时，激光照射在样品表面的能量是非常大的，尤其在采用NIR或UV激光激发时。尤其是一些样品在光照下对热或光是十分敏感的，这会导致测量信号包含样品烧毁后的特征，而不是样品本征的信号(例如，非晶碳膜在1500cm-1波数附近的本征峰在强光激发时会显示出石墨化的碳峰)。通常遇到这样的问题时，可在样品测试前后通过显微镜白光像观察样品表面是否发生明显变化，因此需选择正确的激光功率来进行测试。

为避免样品表面烧毁，在开始测试时应选用较低的激发功率，尤其用NIR或UV激光激发时。在保证样品不被烧毁的前提下可提高激发功率以得到很强的信号。当激光功率衰减到1％仍无法避免样品烧毁时，可考虑转换低倍物镜以降低照射在样品表面的功率密度。另外还可采用欠焦照射模式或线聚焦照射模式。如果问题是由于高功率二极管激光器引起的，可考虑转换成低功率可见激发系统。

拉曼光谱仪

1. 曾经一度怀疑线性CCD坏掉了，劝老板再买一个，可老板坚持说不可能的，(没可能坏的啦)。事实证明他是对的。

2. 将拉曼光谱从显微镜光路拆下，倒置固定在光学平台上。

3. 仔细观察光路，拆下大部分零件，拆前拍照记下原始位置。Fig. 4

4. 用白胶水粘紧光栅与反射镜。

5. 拆下两块滤光片，用一块反射镜反射回去，微调半透半反镜并用小孔检查光路，让入射光与出射光重合，使反射光透过pinhole,并且在CCD 镜头前看到光栅散射出的长条光斑。

6. 仔细调节Laser diode 后方的三个调整螺丝，同时微调Pinhole的位置（上方两个机米螺丝，下方一个弹性机米螺丝，前方两个紧固螺丝），使透过Pinhole的光强达到大且光路共轴垂直。耐心缓慢旋转每一个旋钮体会光斑的强度与移动趋势。（难的一步）

7. 将外壳从光学平台卸下并封装好，复原。倒置接回显微镜光路，并仔细调两个反射镜的四个旋钮，使光斑在屏幕正***。

8. 安装后，调节显微镜的上方卤灯的明暗，观察到有信号强弱的变化，若没有，拆掉，重复上述步骤 2-7。

9. 观察到明暗，使用标准样品，用长积分时间（20s），观察到拉曼信号。Fig.7（a）

10. 使用软件上的校准功能(Specify calibration peaks)，用polystyrene样品重新校准。

11. 拆下再次做细微调整让信号强。Fig.7（b）