
【化】 laser stimulated Raman scattering
laser
【化】 laser
【医】 laser
strengthen; build up; enhance; swell; tone
【计】 enhancement
【化】 reinforcing
【医】 accentuation; intensification; potentialization; potentialize
potentize; reenforcement; reinforcement
【经】 strengthen
pull; draw; drag in; draught; haul; pluck
【机】 pull; tension; tractive
graceful; prolonged
scatter; scattering
【计】 scattering
【化】 scatter; scattering
【医】 radiation scattered; scatter; scattering
激光增强拉曼散射(Laser-Enhanced Raman Scattering)是一种利用高强度激光显著提升传统拉曼散射信号强度的光谱技术。其核心原理与机制如下:
拉曼散射基础
当单色光照射物质时,光子与分子振动/转动能级相互作用,产生频率偏移的散射光(拉曼效应)。斯托克斯线(能量转移至分子)和反斯托克斯线(分子能量转移至光子)的强度差可反映分子结构信息。
激光的增强作用
高强度激光通过以下途径放大信号:
灵敏度突破
可检测低至单分子水平的物质,如美国国家标准技术研究院(NIST)利用金纳米棒实现zeptomole(10⁻²¹ mol)级分子识别。
应用场景扩展
$$ Delta tilde{ u} = frac{1}{lambda{ex}} - frac{1}{lambda{sc}} $$
其中$lambda{ex}$为激光波长,$lambda{sc}$为散射光波长,$Delta tilde{ u}$对应分子振动波数差(单位:cm⁻¹)。激光增强使原弱信号强度$IR$提升为: $$ I{enh} = IR cdot |E{loc}| / |E0| $$
$E{loc}$为局域电场强度,$E_0$为入射场强度,表明增强效应与电场强度的四次方成正比。
权威参考文献
https://journals.aps.org/rmp/abstract/10.1103/RevModPhys.87.987
激光增强拉曼散射(Laser Stimulated Raman Scattering)是一种通过特定激光激发显著增强拉曼信号的技术。以下是其核心要点:
当激光频率接近或等于被测分子的电子吸收频率时,特定拉曼谱线强度会急剧增强,通常增强幅度可达100至1,000,000倍。这种现象结合了激光的高单色性与拉曼散射的非弹性光-物质相互作用特性。
特性 | 普通拉曼散射 | 激光增强拉曼散射 |
---|---|---|
信号强度 | 弱(天然非弹性散射) | 增强100~10⁶倍 |
激发条件 | 任意单色光 | 特定频率激光(需匹配电子吸收) |
应用场景 | 基础物质分析 | 痕量检测、生物分子研究 |
通过选择性增强目标分子信号,可显著降低检测限,同时减少背景噪声干扰。例如在生物样本中,即使目标分子浓度极低,也能通过共振条件实现有效探测。
如需进一步了解实验方法或具体案例,可参考权威期刊《通信科学技术名词》中的相关定义,或查看日本北陆先端科学技术大学院大学的最新研究成果。
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