拉曼光譜由一個波長或頻譜組成，它對應于輻照“拉曼活性”材料產(chǎn)生的非彈性(拉曼)光子信號。材料的拉曼輻照通常使用單頻激光。由拉曼相互作用產(chǎn)生的拉曼指紋譜可以通過適當?shù)奶綔y器散射和接收的頻率來確定。光譜通常被“數(shù)字化”，并在進行分析時與參考樣品或參考物質(zhì)光譜進行數(shù)字匹配。今天有了許多“商用現(xiàn)貨”組件，拉曼光譜和熒光光譜等弱強度效應可以用于許多分析應用。拉曼測量的實驗限制之一是光譜儀本身。特別是在拉曼光譜中，攜帶被分析物所需“信息”的光信號非常微弱，在測量時需要特別注意。
光譜學是研究相互作用強度與波的波長、頻率或勢能的關系的許多方法中的任何一種。光譜學通常需要產(chǎn)生一個“探測信號”，該信號具有與每個波長或頻率替補相對應的頻率成分。然而，在拉曼光譜學中，被探測的材料內(nèi)部產(chǎn)生了多個頻率分量，這些頻帶就是所謂的“拉曼模”。近紅外光譜當然是在E/M光譜的近紅外區(qū)域進行的光譜分析。與光譜的其他區(qū)域相比，近紅外有幾個優(yōu)點。首先，近紅外區(qū)域的固態(tài)激光源表現(xiàn)理想，特別是通常表現(xiàn)出“時空”相干性，這些源可以“大量生產(chǎn)”。其次，由于近紅外表征的勢能區(qū)能量低于被研究材料的典型鍵能和電離能，近紅外不會在大多數(shù)類型的材料中光化學地驅動化學成鍵。此外，需要注意的是，二氧化硅光纖在近紅外光譜中具有最佳的“傳輸”，而二色濾波器、激光器和探測器在近紅外光譜區(qū)域都是現(xiàn)成的。最后需要了解的是，非彈性散射，即拉曼散射是一種非常弱的效應。拉曼效應的光學發(fā)射“截面”很小。然而使用光學工程方法可以有效地處理小的截面。許多光學系統(tǒng)會有微量的光泄漏，而且?guī)缀跛械南到y(tǒng)/材料都會自動熒光。需要有方法來處理這些影響。
拉曼效應的一個具有挑戰(zhàn)性的方面是光譜儀或分析工具本身的波長/頻率分析部分。許多用于拉曼應用的光譜儀具有非常大的物理尺寸。光譜儀分析段的尺寸非常重要，整個拉曼系統(tǒng)理想地適合在一個小的區(qū)域內(nèi)，并具有足夠的信號處理能力來分析光譜。拉曼光譜和自熒光測量是研究臨床和生化樣品的重要方法。自熒光強度和拉曼強度/效率以及由此產(chǎn)生的光譜特性可能取決于許多因素，包括材料的化學組成、材料環(huán)境，還可能取決于材料的壓力和溫度。
具有“單頻”源的近紅外光譜儀，通過光纖傳輸，由光譜儀的分析部分提供的信號攜帶“信息”。源、探測器和樣品承載著“信息”。源(振幅、波長和噪聲)和探測器名義上是恒定的，假設樣本攜帶隨時間變化的“信息”。源和探測器的“已知”統(tǒng)計變化提供了一個很好的假設。在分析近紅外(NIR)拉曼波時，了解信號中的“噪聲”是如何映射到被測信號的是很重要的。光信號具有信號/噪聲的特征類型。也許任何光譜方法更具挑戰(zhàn)性的方面是將感興趣的信號從源、被研究材料和探測器產(chǎn)生的噪聲中分離出來。噪聲可以從統(tǒng)計上看作點對點噪聲或圖像噪聲。光信號從光域到電域的轉導是有趣的。在拉曼中，移位的特征代表了用于激發(fā)的激光器的非彈性頻移。雖然在這種情況下，拉曼信號的激發(fā)在可見和近可見光譜區(qū)域，但在其他光子能量范圍內(nèi)發(fā)生了頻率偏移。分光學家認為波長的變化或能量的變化可以用頻率來描述。
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