紫外-可见光双通道拉曼光谱仪光学设计

紫外拉曼光谱技术具有高强度拉曼散射、无荧光干扰的特点;可见光拉曼光谱技术可实现低波数、高分辨率探测。为兼具两种激发波长的优势,设计了一款对称分布的双Czerny-Turner光路聚焦于一个探测器的双通道拉曼光谱仪。通过元器件的选型和初始结构的计算,在不增加多余元器件的情况下,对弧矢方向像散进行补偿,避免了像面上的能量损失。配合Zemax软件对双通道光谱分别进行建模优化,最终实现了对400~5000 cm^(−1)(266 nm激发)和50~3500 cm^(−1)(633 nm激发)两段光谱的同时探测。均方根半径、点列图和调制传递函数等评价指标有效验证了设计的合理性和可行性。结果表明,两套拉曼光谱仪分别可达8 cm^(−1)和5 cm^(−1)分辨率,本设计具有高分辨率、低波数、多波长激发、集成化等优势。

FCVA制备超薄类金刚石薄膜的拉曼光谱分析

采用FCVA方法制备厚度分别为50nm、30nm、10nm、5nm、2nm的DLC薄膜,利用可见光拉曼光谱分析薄膜的G峰位置、I_d/I_g和A_g/A_d,发现随着薄膜厚度的减小,I_d/I_g不断增大,A_g/A_d减小,G峰位置向低波数方向移动。紫外拉曼光谱分析结果表明,薄膜厚度减薄会减小I_t/_g,使T峰位置向高波数方向移动。结合两种不同波长的拉曼光谱进行分析,G峰偏移量随薄膜厚度减小呈下降趋势;随薄膜厚度的减小,FCVA法制备的类金刚石薄膜中的sp^3键含量减少,同时有序化的sp^2团簇增加。EELS结果也证实,薄膜厚度的减小会减少薄膜中sp^3键的含量。对于50nm和30nm的非晶碳膜,拉曼光谱分析的结果与薄膜硬度和内应力实际测试结果存在一致的对应关系。