[發明專利]一種偏振拉曼光譜的測定儀器及其測定方法

在審

• 申請號: 201610139559.1
• 申請日: 2016-03-11
• 公開（公告）號: CN107179308A
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發明（設計）人: 胡勻勻;周桃飛;鄭樹楠;王建峰;徐科
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;G01J3/44
• 代理公司: 深圳市銘粵知識產權代理有限公司44304
• 代理人: 孫偉峰

技術領域

本發明屬于化學光譜分析及測試技術領域，具體地講，涉及一種偏振拉曼光譜的測定儀器及其測定方法。

背景技術

拉曼光譜測試因其無接觸、無損傷的特性，在研究物質的組分、結構、應力、結晶度等方面有著十分廣泛的應用。分子振動光譜理論分析表明，分子振動模式在拉曼光譜中出現的幾率是受選擇定則嚴格限制的，拉曼選擇定則限定的拉曼活性條件是：極化率在平衡位置的一階導數不為零。而該導數值是由晶體的對稱性來決定的。對于各向異性的六方GaN等晶體來說，幾何配置不同的拉曼光譜測試就會探測到對稱性不同的拉曼振動模式，即使是相同的振動模式其強度也會有很大的差別。因此，在某一種固定的幾何配置下既不能觀察到所有的振動模，也不能夠獲得振動模強度或頻率隨晶體取向的變化趨勢。若要獲得實驗所需要的聲子振動模式，以及研究該模式與晶體取向之間的關系，必須要根據選擇定則來改變幾何配置從而進行測試。

在進行六方GaN等晶體的偏振拉曼實驗時，由于拉曼光譜儀的構造，入射光和散射光只能采用反平行或互相垂直中的一種，而兩者的偏振方向可以采用平行或垂直任意組合的方式。傳統情況下，對于特定取向的晶體來說，改變光路偏振性的方法是，在入射光路上插入格蘭棱鏡，調節入射光為嚴格的線偏振光，純化入射光光路，并使用斯托斯克偏振態測量儀測量出純化入射光的偏振方向；在格蘭棱鏡后插入角度可以任意調節的偏振旋轉器(也叫補償器)，以改變入射光的偏振方向；在收集光路中插入角度可調的檢偏器，以確定收集光的偏振方向；此外，由于光柵對不同偏振方向的光的響應程度不同，使得偏振不同的光產生的光譜強度差別很大，這就需要在檢偏器和光譜儀狹縫之間插入擾偏器(如λ/4波片)，使收集光退偏振，以消除光柵對偏振響應的差別。這種方法的缺點是：在改變幾何配置時，需要頻繁變動光路中的光學元件，操作過程較復雜；此外，增加光學元件，將會對入射光的強度和信噪比帶來影響。因此，尋找一種簡單有效的測量偏振拉曼光譜的方法對于深入研究如GaN等六方晶體中的聲子振動模式十分重要。

發明內容

為解決上述現有技術存在的問題，本發明提供了一種偏振拉曼光譜的測定儀器及其測定方法，該測定方法無需頻繁變動入射光路和/或收集光路中的光學元件，即可簡單方便地獲得強度較強、信噪比較好的偏振拉曼光譜。

為了達到上述發明目的，本發明采用了如下的技術方案：

一種偏振拉曼光譜的測定儀器，用于測定六方晶體的偏振拉曼光譜，所述測定儀器包括依次排列的線激光器、瑞利濾波片和光柵，以及設置于所述瑞利濾波片下方的用于承載六方晶體的樣品臺；其中，以所述線激光器發射的激光為入射光，所述入射光經由所述瑞利濾波片照射至所述樣品臺上的六方晶體，以形成入射光路；所述六方晶體經由所述入射光照射產生散射光，所述散射光經由所述瑞利濾波片到達所述光柵，以形成收集光路；所述測定儀器還包括：插設于所述入射光路中的雙折射偏光元件和插設于所述收集光路中的檢偏器；其中，所述入射光經過所述雙折射偏光元件后的偏振方向與所述散射光經過所述檢偏器后的偏振方向相互平行或垂直。

進一步地，所述雙折射偏光元件為格蘭棱鏡，所述瑞利濾波片為陷波濾波器。

進一步地，所述測定儀器還包括夾設于所述線激光器和所述瑞利濾波片之間的依次排列的干涉濾光片、功率衰減片以及若干第一反射片；其中，所述雙折射偏光元件插設于所述干涉濾光片和所述功率衰減片之間。

進一步地，所述測定儀器還包括夾設于所述瑞利濾波片和所述光柵之間的依次排列的第二反射片和狹縫；其中，所述檢偏器插設于所述第二反射片和所述狹縫之間。

進一步地，所述測定儀器還包括夾設于所述檢偏器和所述狹縫之間的共聚焦孔。