为了提高微量气体的拉曼散射强度, 本文设计并搭建了注入锁定腔增强拉曼光谱微量气体检测平台。半导体激光器(波长为638 nm, 功率为15 mW)输出到由三块高反镜组成的V型增强腔中, 结合注入锁定技术, 腔内激光强度达到7.5 W, 实现了500倍的增强效果。利用该实验平台对微量单一气体及其混合气体进行了拉曼检测, 并根据拉曼特征谱峰选取原则及信噪比大于3的原则, 确定了H2、CO、CO2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2的特征拉曼谱峰分别为4 156, 2 143, 1 388, 2 918, 2 955, 1 344, 1 975 cm-1, 最小检测极限分别为10.2, 21.7, 9.4, 2.1, 8.9, 4.9, 3.3 Pa。腔增强拉曼光谱法可以实现微量同核双原子气体检测及利用单一波长激光的混合气体同时检测, 具有替代气体检测传统光谱方法的潜力。

本文利用密度泛函理论研究了糠醛分子的拉曼光谱和Furfural-MX（M＝Ag,Au,Cu）复合物的表面增强拉曼光谱。在单个糠醛分子的拉曼光谱中,计算出各拉曼峰的振动模式,并结合分子电荷密度和静态电势图分析了峰位偏差的具体原因。研究了Furfural-MX复合物的原子数量和种类对糠醛SERS化学增强因子的影响和相应电荷转移的改变。本研究加深了人们对糠醛分子表面增强拉曼散射电荷转移效应的认识。