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拉曼光谱作为一项创新技术刚刚引起人们的关注，但其前景广阔光纤光谱仪原理，已在多个领域得到广泛应用。 本文介绍了昌辉仪器有限公司科普尔曼光谱仪的工作原理、结构和典型应用。

术语和定义

◆拉曼散射：当一束单色光通过透明介质时，与入射光频率不同的散射光称为拉曼散射光。 拉曼散射是由入射光子与样品分子的非弹性碰撞引起的。

◆拉曼频移：入射光频率与拉曼散射光频率之差称为“拉曼频移”。 对于同一种物质，随着入射光频率的变化，拉曼散射光的频率也发生变化，但拉曼位移保持不变。

◆拉曼光谱：将拉曼散射光分束得到的光谱称为拉曼光谱，它直接反映了物质分子振动的特定信息。 对二甲苯的拉曼光谱如图所示，反映了分子的各种振动信息。 基于这种分子指纹信息光纤光谱仪原理，拉曼光谱已成为分子结构测定的常用方法之一。

对二甲苯的拉曼光谱

◆拉曼特征峰：对于某一混合体系中的某种物质分子，在该混合物的光谱中属于该分子的光谱峰称为“拉曼特征峰”。 假设混合体系由EB（乙苯）、PX、MX（间二甲苯）、OX（邻二甲苯）、PDEB（对二乙苯）组成，这些纯物质的局域拉曼光谱如图所示，它可以看出PX在400~900cm-1光谱范围内有4个拉曼峰，但只有2个特征峰，分别位于462cm-1和831cm-1。

C8 芳烃和 PDEB 纯组分的拉曼光谱

◆拉曼定量分析模型：对于某种混合物中的某种物质，当入射光强等实验条件一定时，该物质的特征拉曼峰的高度与其浓度直接相关。 由已知样品建立的待测组分浓度与其拉曼特征峰之间的函数关系称为拉曼定量分析模型。 对于上述混合体系，96个不同PX浓度混合样品的拉曼光谱如图所示。 可见831cm-1处的PX特征峰高直接反映了混合样品中PX的浓度。

拉曼光谱仪工作原理

拉曼光谱仪的工作原理如图所示。 激光器发出的单色激发光通过专用光纤和拉曼探头照射进样管中的待测样品，激发的拉曼散射光被光纤探头收集，并传输到光纤光谱仪通过专用光纤进行光谱和模数转换。 计算机对拉曼光谱进行预处理，计算分析模型，得到待测样品相应的成分含量等质量指标。

拉曼光谱仪的结构组成

整套拉曼光谱在线分析仪如图所示，分为现场采样装置和分析仪主机两部分，中间采用光纤实现激光和拉曼的远距离传输信号。 现场取样柜为本质安全型结构，无需电源，直接放置在工艺管道旁。 分析仪主机包括激光器、光谱仪、光路变换矩阵和一套嵌入式计算机系统。 主要完成光谱采样自动控制、光谱数据采集与处理、分析模型计算、数据通讯传输等功能。 除了标准的Modbus数字通讯外，分析结果的输出还包括4-20mA电流输出（可选）。

对于拉曼光谱在线分析仪来说，由激光器、光谱仪、拉曼探头、连接光纤、嵌入式PC等光学元件组成的检测系统类似于自动化仪器中的“元器件”，其性能直接决定了仪器的性能。整个分析仪。 重复性、响应速度等指标； 而基于拉曼光谱的分析软件和分析模型，类似于自动化仪器中的“二次仪器”，在一定程度上决定着仪器的分析精度等指标。

拉曼光谱仪在石油化工领域的典型应用

① 吸附分离塔、精馏塔等分离设备中液相混合物的组成及含量检测。

②反应过程监控，包括各种连续或间歇的液相反应过程，系统可以直接快速地测量化学反应过程中反应物、中间体、副产物和产物的含量，从而判断反应的完成程度，转化率和反应终点。

③ 石脑油、汽油、芳烃、烯烃等相关生产设备和汽柴油调合设备可用于检测产品的烯烃/芳烃含量、汽油辛烷值等指标。

④在石油化工领域，特别是煤化工领域（合成氨、煤制甲醇、煤制SNG、煤制BDO、乙二醇等）

⑤钢铁行业焚烧炉、锻造炉等装置气体成分分析。

⑥ 天然气全组分分析。