
【化】 laser stimulated Raman scattering
laser
【化】 laser
【醫】 laser
strengthen; build up; enhance; swell; tone
【計】 enhancement
【化】 reinforcing
【醫】 accentuation; intensification; potentialization; potentialize
potentize; reenforcement; reinforcement
【經】 strengthen
pull; draw; drag in; draught; haul; pluck
【機】 pull; tension; tractive
graceful; prolonged
scatter; scattering
【計】 scattering
【化】 scatter; scattering
【醫】 radiation scattered; scatter; scattering
激光增強拉曼散射(Laser-Enhanced Raman Scattering)是一種利用高強度激光顯著提升傳統拉曼散射信號強度的光譜技術。其核心原理與機制如下:
拉曼散射基礎
當單色光照射物質時,光子與分子振動/轉動能級相互作用,産生頻率偏移的散射光(拉曼效應)。斯托克斯線(能量轉移至分子)和反斯托克斯線(分子能量轉移至光子)的強度差可反映分子結構信息。
激光的增強作用
高強度激光通過以下途徑放大信號:
靈敏度突破
可檢測低至單分子水平的物質,如美國國家标準技術研究院(NIST)利用金納米棒實現zeptomole(10⁻²¹ mol)級分子識别。
應用場景擴展
$$ Delta tilde{ u} = frac{1}{lambda{ex}} - frac{1}{lambda{sc}} $$
其中$lambda{ex}$為激光波長,$lambda{sc}$為散射光波長,$Delta tilde{ u}$對應分子振動波數差(單位:cm⁻¹)。激光增強使原弱信號強度$IR$提升為: $$ I{enh} = IR cdot |E{loc}| / |E0| $$
$E{loc}$為局域電場強度,$E_0$為入射場強度,表明增強效應與電場強度的四次方成正比。
權威參考文獻
https://journals.aps.org/rmp/abstract/10.1103/RevModPhys.87.987
激光增強拉曼散射(Laser Stimulated Raman Scattering)是一種通過特定激光激發顯著增強拉曼信號的技術。以下是其核心要點:
當激光頻率接近或等于被測分子的電子吸收頻率時,特定拉曼譜線強度會急劇增強,通常增強幅度可達100至1,000,000倍。這種現象結合了激光的高單色性與拉曼散射的非彈性光-物質相互作用特性。
特性 | 普通拉曼散射 | 激光增強拉曼散射 |
---|---|---|
信號強度 | 弱(天然非彈性散射) | 增強100~10⁶倍 |
激發條件 | 任意單色光 | 特定頻率激光(需匹配電子吸收) |
應用場景 | 基礎物質分析 | 痕量檢測、生物分子研究 |
通過選擇性增強目标分子信號,可顯著降低檢測限,同時減少背景噪聲幹擾。例如在生物樣本中,即使目标分子濃度極低,也能通過共振條件實現有效探測。
如需進一步了解實驗方法或具體案例,可參考權威期刊《通信科學技術名詞》中的相關定義,或查看日本北陸先端科學技術大學院大學的最新研究成果。
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