一個典型的拉曼光譜儀包括三個主要部分：激發(fā)源，采樣系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)。經(jīng)過多年的發(fā)展，這三個部分有著多種多樣的實(shí)現(xiàn)形式。例如當(dāng)前典型的激發(fā)源采用激光器，探測器采用光譜儀，而采樣系統(tǒng)多采樣顯微光路或光纖探頭實(shí)現(xiàn)。

拉曼光譜主要測量分子的頻移，因此一個單色性非常好的激發(fā)光源尤為重要。激光器是當(dāng)前一個比較理想的激發(fā)光源。但并非所有的激光器都適合用來進(jìn)行拉曼激發(fā)。作為拉曼的激發(fā)光源，需要其頻率非常穩(wěn)定，沒有模態(tài)跳躍的產(chǎn)生，同時其線寬也需要盡量的窄，以確保產(chǎn)生拉曼光譜峰的質(zhì)量。

此外，還需要考慮不同的應(yīng)用所采用的激發(fā)波長。采用波長越短的激光器，其激發(fā)效率越高，然而對很多有機(jī)物來說，波長并不是獨(dú)一需要考慮的因素。大多數(shù)的有機(jī)化合物會由于高能量電子的躍遷產(chǎn)生一部分的熒光干擾。盡管熒光是一種比較弱的信號，但是相較于拉曼散射的效率（約1/10^7)，其在很大程度上還是會對拉曼的信號造成掩蓋。如圖R-5，即是一個典型的熒光信號對拉曼信號產(chǎn)生干擾掩蓋的光譜。因此，短波長的可見激光波長（例如473nm，532nm等）更多應(yīng)用在無機(jī)材料的表征，例如碳材料等。

圖 R-5 不同激發(fā)波長下比較熒光干擾顯示的拉曼光譜

正如之前所討論的，拉曼散射是一種非常弱的信號，因此常常需要較長的積分時間來收集所需要的光譜信號。這就使得光譜探測器的TE制冷顯得尤為重要。對于特別低濃度的弱拉曼信號探測，還需要考慮采用背照式CCD來提升光譜儀的靈敏度。背照式CCD通過將CCD翻轉(zhuǎn)，使CCD的背部薄到10-15 µm，而入射光子從背面進(jìn)入CCD，這樣多晶硅就不會出現(xiàn)在光入射路徑上。這樣，就可以獲得超過90%的量子效率（相對應(yīng)的前照式CCD在此波段的量子效率只有約35%）。

拉曼光譜具有非常好的指紋光譜特征，可能存在一些相當(dāng)接近的拉曼光譜特征峰。有一些特定的應(yīng)用，將可能要求光譜儀具有較高的分辨率，以區(qū)分相隔很近的兩個拉曼光譜峰。為常見的拉曼配置采用532nm/785nm/1064nm激光器，必達(dá)泰克可以提供低波數(shù)至65cm^-1，高波數(shù)高至3300cm^-1（785nm）或4200cm^-1（532nm），同時其光譜分辨率可以達(dá)到高3-4.5cm^-1左右。

在測量樣品時，沒有更有效的方法將激光照射到樣品上，收集拉曼散射，并將其導(dǎo)向光譜儀，而不是光纖探針。拉曼探頭需要能夠直接和聚焦單色激光源(通常是激光)在樣本上，收集散射光，然后引導(dǎo)它到光譜儀。圖r–6展現(xiàn)是拉曼探頭的典型設(shè)計。

圖 R-6 拉曼探頭的典型設(shè)

由于純信號對拉曼光譜非常重要，在其到達(dá)樣本前，將窄帶濾波器置于激發(fā)源的光程中。同樣重要的是要注意，由于拉曼效應(yīng)是很微弱的，所以信號需要以0^o角的標(biāo)準(zhǔn)收集到樣本。這引起了瑞利散射的干擾，因此，在將信號定向到光譜儀之前，一定需要通過使用長通濾波器來過濾收集到的信號。

光纖所提供的靈活性不僅允許將探頭帶到一個固體樣品，而且還允許它在實(shí)驗(yàn)室和加工環(huán)境中浸泡在液體或泥漿中(用于實(shí)時的動力學(xué)測量)。它還可以連接到顯微鏡、試管支架以及大量的取樣附件。