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分析仪
摘要：本文系统分析了拉曼光谱技术整体的发展史以及形成机制和基本特征，针对目前已普遍推广的散式拉曼光谱仪的各组成部分做了相关说明，并阐明拉曼光谱分析中应重视的问题与应用的关键技术，对拉曼光谱在石油产品分析中的使用状况作了综述，并认为拉曼散射取样方法、激光器的稳定性、探测器的稳定性和灵敏度以及对样品荧光干扰程度等，是影响拉曼光谱在石油产品分析中顺利使用所必须克服的关键。 关键词：拉曼光谱技术；石油产品分析；应用进展
20世纪50时代末期，拉曼光谱技术发展一直都不能获得很大发展，在60时代初期的时候，由于激光的广泛应用才使拉曼光谱技术发展获得了恢复，并开始有激光拉曼光谱和早期的汞弧灯作为主要照明源比较，激光的单性好、偏振特点强、方位性好、亮度高。而计算机技术的广泛应用，使现代拉曼光谱仪解决了早期拉曼实验上的问题，尤其是近年来高散式激光拉曼光谱仪的迅速发展，将极大地推动现代拉曼光谱的技术水平提高和普遍应用。
1 拉曼光谱仪
目前，拉曼光谱仪主要有散和傅立叶变换二种型式，散型激光拉曼光谱仪主要利用稳定光栅分光体系和CCD阵排列探针，但成本比较低廉，灵敏度高，分析速度快，且没有可移动的光元件，稳定性较好，安全性高，因此非常有利于实际应用[1]。而傅立叶变换拉曼光谱仪，虽然解决了散式中普遍存在的荧光干涉问题，但价格较昂贵，实际应用较难。所以，需要选择适宜的光谱信号区域，这样在整体的检测速度和操作方面都比较简单。
1.1激光光源
激光拉曼光谱对光源最重要的要求条件就是必须具备良好的单性和稳定性，并具备适当的光学强度。因为波段一般较短，尤其是532nm波段，由于辐射能量较高，很容易形成荧光或损伤[2]。所以通常的售价约为2-4万，而国产的约1-5万元左右。这种方法尽管能够更好地去除荧光，并保存试样，但是因为能源较少，要达到拉曼散射要求的输出功率也较高，并且价格昂贵，在实际应用过程中存在着一定的困难。
等离子割1.2光谱仪
拉曼光谱仪所使用的是经过特别设计的CCD光纤光谱仪。光谱覆盖范围一般规定为795~10
45nm，但分辨率要求低于0.2nm。光谱学由入射缝式、显像镜(球面反光镜)、光栅、CCD等构成，并采纳了Czerny-Turner的设计。光栅衍射使用了平面光栅，波长尽可能靠近实际使用波段，为795~1045nm。光栅衍射刻线为1200G/mm，工作效率和清晰度均较好。由于拉曼信号非常微弱，所以要求检测器具备较高的敏感度、大动态范围和高的信噪比。线阵CCD为传统拉曼光谱仪的光电探测器，敏感度较低，但检测时间较长，动态范围也较小。为了进一步提高检测效果，现代的新式拉曼光谱仪使用了背光照面阵CCD探测器，此类探测器有高量子化效能、敏感度和高信噪比等优点，同时动态范围更宽广[3]。电制冷的背光照面阵CCD探测器拥有更高的敏感度和信噪比，稳定能力也更佳。
2 拉曼光谱分析技术
样品的主要物理和化学信息都存在于拉曼光谱峰高及峰位置和形态特征之中，拉曼光谱化学分析的主要目的就是得到与样品的主要物理或化学信息相关的光谱特征，并利用这些之间的相互关联进行定性与定量分析。而拉曼光谱化学分析的另一个主要方向就是界定分析方法。从原则上说，使用拉曼光谱就能够进行对样品官能团和内部结构进行分析以及辨别不同的样品。但为了更好地做好界定分析方法，需要先知道样品的产生、形成方式、所用
的仪器设备和软件等，消除所有可能的物理化学因素对光谱产生的影响。而拉曼光谱的分析方法则和一般所使用的红外光谱分析方式一样，可由软件完成。除了解析物体内部结构之外，拉曼光谱在定性分析中的另一种主要应用就是物质的鉴定和辨识能力[4]。(1)使用模式识别算法，完成对样品的类型或等级识别；(2)应用数据库搜索算法，完成对物的鉴别，这两种计算可使拉曼光谱常用于对器物、刑侦、生化品和生物等的界定分析。拉曼光散射的绝对强度不但决定于分析物质的含量，同时又根据样品环境和仪器设备状况确定。所以，经常通过比较强度实现物质组分的定性分析方法，对多组成样品，随着物质组分间或物质组分与溶液之间的作用，拉曼辐射谱带的方位、形态和尺寸也会改变。
另外，样品的颗粒率在采取定量分析的过程中，还必须充分考虑三个方面的主要问题：(1)基线的确认。主要是要在数据分析中保证基线位置确定方式的一致性。(2)要注重测量设备及取样。拉曼定量分析主要取决于激光器和检测仪的稳定能力，需要在分析过程中，必须保持仪器设备的工作条件恒定。所以，如果需要反复测量或在不同的仪器设备上进行测量，就需要同时提供所有的仪器设备参数、样品的含量、取样体积、池材料度等。此外，环境温度变化还是直接影响拉曼散射强度的主要原因。因此想要提高取样的重复性，就需要确保样品相比于拉曼辐射光学采集设备的相对位置恒定不变。 (3)数据处理方式。拉曼辐
射峰强度既可以用峰高又可以用峰平均面积来测量，有时利用峰面积通过定量计算会得到较好的结论。对单组分研究，可以建立在研究物质含量和拉曼散射特征峰相对强度之间的关联上，既可采用定性分析，对多组分分析以及样本感兴趣的特性的研究，也不需要考虑拉曼散射光谱的整体特性、峰值面积、特征峰形以及散射峰值频移等诸多要素[5]。
3滨州玻璃垫片 在石油产品分析中的应用
拉曼光谱的确定强度受到激光光源和探测器等会形成强烈不确定性的各种因素的直接影响。由于石油产品的种类和特性主要是根据其化学成分确定的，大多是由饱和链烷烃、烯烃、环烷烃、芳香烃及其各种化工添加物质等构成。如前所说，用拉曼光谱表示它们化学组成有着特殊的优点，是确定分子骨架及联结方法的最有效手段。因而，可根据石油产品的拉曼光谱技术来展开原油产品质量分析方法，国内从事石油产品质量拉曼光谱分析技术的研发已是近年来的大事情，为研发石油产品质量指标的拉曼光谱分析，研发仪器设备，并在我国国家“863计划”的帮助下，展开在线拉曼光谱化学分析技术的研发。
结束语:51ra
综上所述，虽然拉曼光谱在石油产品研究中具有很好的发展前景，但鲜有成功例子。究其原因，除像近红外光谱对于石化产品分析方法还尚未被公认时的理想状态一样，最重要的就是拉曼散射取样方法、激光器的稳定性、探测器的稳定性和敏感度及其样品荧光干扰程度等对拉曼光谱分析模式产生的负面影响。所以，要想将拉曼光谱真实地运用到石化生产中和整个石油化工产业，还必须进行大量的基础性工作。
参考文献：
[1] 林彬，陈国需，杜鹏飞，等. 拉曼光谱技术在石油产品分析中的研究进展[J]. 重庆理工大学学报（自然科学版），2017，31(9):145-151.
折80[2] 李晟，戴连奎. 一种基于拉曼光谱的石油产品快速分类方法[J]. 光谱学与光谱分析，2011，31(10):2747-2752.
[3] 戴连奎，王拓. 在线拉曼分析仪的原理及其在汽油调和中的应用[J]. 石油化工自动化，2016，52(1):1-6.
[4] 史永刚，粟斌，李华峰，等. 拉曼光谱及其在石油产品分析中的应用[J]. 现代仪器，201
带外衰减
0(6):9-13.
[5] 阎宇，程明霄，赵天琦，等. 在线拉曼光谱仪测定石油产品馏程的仿真算法[J]. 计算机仿真，2010，27(9):286-290.
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