“拉曼光谱仪”

“拉曼光谱仪”

计量校准规范

（制定）

编制说明

中国计量科学研究院山东省计量科学研究院

2014年07月10日

一．任务来源

受国家质量监督检验检疫总局的委托，中国计量科学研究院和山东省计量科学研究院于2013年开始起草制定《拉曼光谱仪》计量校准规范。

二．国内外现状和需求

拉曼光谱是一种散射光谱，反映了被激发分子的振动、转动等方面信息，是一种快速、简单、可重复、无损伤的定性定量分析技术。拉曼光谱分析技术具有可适应各种试样形态、试样准备简便、可精确定位分析、可定量或半定量测定等优点，在基础医学、前沿生命科学、材料科学、刑侦、法庭科学等领域具有广泛的应用。拉曼光谱仪的主要技术指标包括光谱分辨率、光谱重复性、频移和相对强度准确性等，这些参数共同决定了拉曼光谱仪在鉴别物质时的准确性和测定含量时的准确度。

近年来随着国内光谱分析技术研究的深入，各科研院所和公安司法鉴定机构购置拉曼光谱仪的需求正在与日增加。国内已有数千台在用拉曼光谱仪，而且这个数字还在不断增长。这些设备大多从国外进口，各厂商仅依据自己的标准对出厂设备进行验收，各实验室对拉曼光谱仪的质量控制也基本停留在自检自校或依赖于厂商的售后支持的状态。此外，拉曼光谱仪在医药卫生、食品安全、刑事侦查、宝石鉴定等要求量值高准确性的领域的应用也越来越广。因此，通过制定校准规范，可以统一该类仪器的计量性能和相应的校准方法，确保此类仪器量值准确，保证拉曼光谱仪测量结果的可靠性。

三．起草过程

中国计量科学研究院已开展了多年的拉曼光谱仪校准方法和量值溯源研究。在接受国家总局的委托后，中国计量科学研究院和山东省计量科学研究院又广泛征求了厂家、用户和技术监督部门等方面的意见。

目前尚无拉曼光谱仪相关ISO标准或国内标准。本校准规范中的计量性能参数和校准方法部分借鉴了美国试验与材料协会标准ASTM-E1683-2002 (Reapproved 2007) Standard practice for testing the performance of scanning Raman spectrometers。同时，我们基于中国计量科学研究院的课题研究成果，积累了大量实验数据，并完成了适用性验证实验，最后编制完成拉曼光谱仪校准规范的征求意见稿。

四．需要说明的问题

1. 计量特性和校准方法

拉曼光谱仪的计量参数包括光谱分辨率、光谱重复性、频移和相对强度，前三个技术指标均对应于光谱信号曲线的横轴，相对强度对应于纵轴。

对于光谱分辨率，用绝对波数与相对波数表示并无差异。氖灯可提供从可见到近红外范围内的多条谱线，其谱线波长值是自然基准，谱线理论宽度可忽略不计，可直接用于校准拉曼光谱仪的光谱分辨率。此外，低压原子谱线灯还具有廉价、能耗低、体积小、携带方便的优点。因此，本校准规范中采用原子谱线校准光谱分辨率的方法与ASTM-E1683-2002 (Reapproved 2007)一致。

对于光谱重复性和频移，则采用单晶硅与低压原子谱线灯组合校准方法。单晶硅在常用的激光激发下，在520cm-1附近可发出稳定且强度高的拉曼信号，非常适合用于校准拉曼光谱仪的频移，配合低压原子谱线灯的众多原子谱线，可解决拉曼光谱仪大范围内的频移校准问题。

相对强度需溯源至光谱辐射亮度基准。ASTM-E1683-2002 (Reapproved 2007)提到采用校准过的白光光源作为量值传递工具，校准拉曼光谱仪的相对强度。但白光光源的缺点是体积大，长时间使用稳定性欠佳，且需配备高精度电流源和精密电阻使用，测量过程复杂，更适合实验室内部量值传递使用，而不适合作为对外开展量值传递工作的标准器具。本校准规范中所采用的标准玻璃小巧轻便，在激光激发下产生稳定连续的光谱信号，更适用于拉曼光谱仪的日常校准。

2. 正在起草的国家标准

中国计量科学研究院正在主导起草归口于全国纳米技术标准化技术委员会（SAC/TC279）的“GB/T xxxxx-XXXX拉曼光谱仪性能测试标准规范”。该文件基本参照了ASTM-E1683-2002 (Reapproved 2007)的主要内容，为适应拉曼光谱技术发展和我国实际情况，针对标准文件中的部分技术细节做出了修改。

该文件主要针对的是拉曼光谱仪的产品性能测试和故障监测，校准规范主要针对的是仪器的计量特性、校准方法与量值溯源，但两者之间在名词术语、基本概念和测试原理上具有一定的共同点。我们也参与了该标准的起草，标准的主要起草人也是本规范的参加起草人，以保证两者之间协调一致。

3. 标准物质毒性的说明

在拉曼光谱仪的频移校准方面，校准规范中采用的校准材料是单晶硅片，是因为随着技术的发展，单晶硅是廉价且易获得的材料，纯度高且物理、化学性质稳定。有些用于校准拉曼光谱仪频移参数的化学物质，如萘、四氯化碳、环己烷等，具有一定的毒性，其中有些还具有较强的挥发性。根据拉曼光谱仪的用户调研情况，很多拉曼光谱实验室并不具备有毒挥发化学试剂测试条件。因此，在本校准规范中建议采用单晶硅片校准拉曼光谱仪的频移参数，如果用户有特殊需求，才采用其它拉曼光谱信号稳定且无毒无害、易于保存的化学物质（如单质硫），其拉曼峰频移的标准值需由已校准过的拉曼光谱仪给出、经上级计量部门检定合格方可使用。