[发明专利]一种偏振拉曼光谱的测定仪器及其测定方法

说明书

技术领域

本发明属于化学光谱分析及测试技术领域，具体地讲，涉及一种偏振拉曼光谱的测定仪器及其测定方法。

背景技术

拉曼光谱测试因其无接触、无损伤的特性，在研究物质的组分、结构、应力、结晶度等方面有着十分广泛的应用。分子振动光谱理论分析表明，分子振动模式在拉曼光谱中出现的几率是受选择定则严格限制的，拉曼选择定则限定的拉曼活性条件是：极化率在平衡位置的一阶导数不为零。而该导数值是由晶体的对称性来决定的。对于各向异性的六方GaN等晶体来说，几何配置不同的拉曼光谱测试就会探测到对称性不同的拉曼振动模式，即使是相同的振动模式其强度也会有很大的差别。因此，在某一种固定的几何配置下既不能观察到所有的振动模，也不能够获得振动模强度或频率随晶体取向的变化趋势。若要获得实验所需要的声子振动模式，以及研究该模式与晶体取向之间的关系，必须要根据选择定则来改变几何配置从而进行测试。

在进行六方GaN等晶体的偏振拉曼实验时，由于拉曼光谱仪的构造，入射光和散射光只能采用反平行或互相垂直中的一种，而两者的偏振方向可以采用平行或垂直任意组合的方式。传统情况下，对于特定取向的晶体来说，改变光路偏振性的方法是，在入射光路上插入格兰棱镜，调节入射光为严格的线偏振光，纯化入射光光路，并使用斯托斯克偏振态测量仪测量出纯化入射光的偏振方向；在格兰棱镜后插入角度可以任意调节的偏振旋转器(也叫补偿器)，以改变入射光的偏振方向；在收集光路中插入角度可调的检偏器，以确定收集光的偏振方向；此外，由于光栅对不同偏振方向的光的响应程度不同，使得偏振不同的光产生的光谱强度差别很大，这就需要在检偏器和光谱仪狭缝之间插入扰偏器(如λ/4波片)，使收集光退偏振，以消除光栅对偏振响应的差别。这种方法的缺点是：在改变几何配置时，需要频繁变动光路中的光学元件，操作过程较复杂；此外，增加光学元件，将会对入射光的强度和信噪比带来影响。因此，寻找一种简单有效的测量偏振拉曼光谱的方法对于深入研究如GaN等六方晶体中的声子振动模式十分重要。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种偏振拉曼光谱的测定仪器及其测定方法，该测定方法无需频繁变动入射光路和/或收集光路中的光学元件，即可简单方便地获得强度较强、信噪比较好的偏振拉曼光谱。

为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种偏振拉曼光谱的测定仪器，用于测定六方晶体的偏振拉曼光谱，所述测定仪器包括依次排列的线激光器、瑞利滤波片和光栅，以及设置于所述瑞利滤波片下方的用于承载六方晶体的样品台；其中，以所述线激光器发射的激光为入射光，所述入射光经由所述瑞利滤波片照射至所述样品台上的六方晶体，以形成入射光路；所述六方晶体经由所述入射光照射产生散射光，所述散射光经由所述瑞利滤波片到达所述光栅，以形成收集光路；所述测定仪器还包括：插设于所述入射光路中的双折射偏光元件和插设于所述收集光路中的检偏器；其中，所述入射光经过所述双折射偏光元件后的偏振方向与所述散射光经过所述检偏器后的偏振方向相互平行或垂直。

进一步地，所述双折射偏光元件为格兰棱镜，所述瑞利滤波片为陷波滤波器。

进一步地，所述测定仪器还包括夹设于所述线激光器和所述瑞利滤波片之间的依次排列的干涉滤光片、功率衰减片以及若干第一反射片；其中，所述双折射偏光元件插设于所述干涉滤光片和所述功率衰减片之间。

进一步地，所述测定仪器还包括夹设于所述瑞利滤波片和所述光栅之间的依次排列的第二反射片和狭缝；其中，所述检偏器插设于所述第二反射片和所述狭缝之间。

进一步地，所述测定仪器还包括夹设于所述检偏器和所述狭缝之间的共聚焦孔。