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1、激光拉曼光谱 1 1. 概述 2. 方法原理 3. 仪器结构与原理 4. 发展 2 1. 概 述 散射光谱 分子振动与转 动 与红外光谱类似 吸收光谱1 用于结构分析 C.V.Roman，the Indian physicist 1930 Nobel Prize 3 拉曼散射效应的进展： 拉曼散射效应是印度物理学家拉曼（C.V.Raman）于1928年 首次发现的，本人也因此荣获1930年的诺贝尔物理学奖。 19281940年，受到广泛的重视，曾是研究分子结构的主要 手段。这是因为可见光分光技术和照相感光技术已经发展起来 的缘故； 19401960年，拉曼光谱的地位一落千丈。主要是因为拉曼 效
2、应太弱（约为入射光强的10-6），并要求被测样品的体积必 须足够大、无色、无尘埃、无荧光等等。所以到40年代中期， 红外技术的进步和商品化更使拉曼光谱的应用一度衰落； 1960年以后，激光技术的发展使拉曼技术得以复兴。由于激光 束的高亮度、方向性和偏振性等优点，成为拉曼光谱的理想光 源。随探测技术的改进和对被测样品要求的降低，目前在物理 、化学、医药、工业等各个领域拉曼光谱得到了广泛的应用， 越来越受研究者的重视。 4 2.1 瑞利散射与拉曼散射 光线通过试样，透射仍为主体 波长远小于粒径，小部分散射 散射：仅改变方向，波长不变。 弹性碰撞无能量交换 瑞利散射不变 垂直方向观测，原波长两侧还有
3、散射光 非弹性碰撞，有能量交换，波长有变化 拉曼散射变 2. 方法原理 5 样 品 池 透过光不变 瑞利散射不变 拉曼散射变 增大 减小 6 CCl4的拉曼光谱 Stocks lines anti-Stockes lines Rayleigh scattering /cm-1 7 2.2 方法原理 Stocks(斯托克斯)线： 能量减少，波长(数)变长(小) AntiStocks线： 能量增加，波长(数)变短(大) 受激虚态不稳定，很快(10-8s)跃回基态 大部分能量不变，小部分产生位移。 室温时处于基态振动能级的分子很少， Anti-stocke线也远少于stocks线。 温度升高，反斯托
4、克斯线增加。 8 2.2 拉曼频移（Raman shift） =| 0 s |, 即散射光频率与激发光频之差。 v取决于分子振动能级的改变， 所以他是特征的。 适用于分子结构分析 与入射光波长无关 9 2.3 拉曼光谱与分子极化率的关系 诱导偶极矩与外电场的强度之比为分子极化 率 分子中两原子距离最大时，也最大 拉曼散射强度与极化率成正比例关系 分子在静电场E中，极化感应偶极距p p E为极化率 10 3. 仪器结构与原理 11 单色仪光电倍增管 高压电源 光子计数器驱动电路 计算机 显示器 样品 激光器 凹面镜 12 光子计数器的组成 13 14 激光器 40MW半导体激光器 532nm 频
5、率高，拉曼光强大 试样室 发射透镜 使激光聚焦在样品上 收集透镜 使拉曼光聚焦在单色仪的入射狭缝 单色仪 仪器心脏 1个光栅，2个狭缝 减少杂散收光 15 4.1 共振拉曼光谱RRS 4 发展 激发频率等于或接近电子吸收带频率时共振 拉曼强度增万至百万倍，高灵敏度，宜定量 共振，高选择性 可调染料激光器 4.2 表面增强拉曼光谱SERS 试样吸附在金属表面上，增103106 表面与共振联用检测限1091012 mol/L 16 仪器使用中的注意事项 1.保证使用环境：具备暗室条件；无强震动 源、无强电磁干扰；不可受阳光直射。 2.光学器件表面有灰尘，不允许接触擦拭， 可用气球小心吹掉。 3.实验结束，首先取出样品，关断电源。 4.注意激光器电源开、关机的顺序正好相反。 17
