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1、2019/1/6,1,拉曼光谱实验技术,制药09班 冯光新,2019/1/6,2,拉曼光谱实验技术,一、概述,二、原理,三、仪器,四、发展,五、应用,2019/1/6,3,一、概述,拉曼光谱得名于印度物理学家拉曼(Raman)。1928年， 拉曼首先从实验观察到单色的入射光投射到物质中后产生的散射，通过对散射光进行谱分析，首先发现散射光除了含有与入射光相同频率的光外，还包含有与入射光频率不同的光。以后人们将这种散射光与入射光频率不同的现象称为拉曼散射。拉曼因此获得诺贝尔奖。,2019/1/6,4,当一束入射光通过样品时，在各个方向上都发生散射。拉曼光谱仪收集和检测与入射光成直角的散射光。由于收
2、集和检测的散射光强度非常低，因此拉曼光谱的应用和发展受到很大限制。六十年代激光开始广泛应用，拉曼光谱仪以激光作光源， 光的单色性和强度都大大提高，拉曼散射仪的信号强度因而大大提高，拉曼光谱技术得以迅速发展，应用领域遍及物理，材料，化学，生物等学科，并已成为光谱学的一个分支拉曼光谱学 。,2019/1/6,5,二、原理,拉曼光谱为散射光谱，1928年，C.V.拉曼实验发现，当光透过透明介质被分子散射的光发生频率变化，这一现象被称为拉曼散射。在透明介质的散射光谱中，频率与入射光频率0相同的成分称为瑞利散射(Rayleigh scattering )；频率对称分布在0两侧或0 1即为拉曼光谱，其中频
3、率较小的成分又称为斯托克斯线（Stocks lines)，频率较大的成分又被称为反斯托克斯线（Anti-Stocks lines）。因为斯托克斯线的强度远远强于反斯托克斯线，所以拉曼光谱仪一般记录斯托克斯线。,2019/1/6,6,原理图,样 品 池,2019/1/6,7,e,电子基态 振动能级,e,e,Rayleigh 散射,e,e,e,Raman 散射,温度升高 概率大！,2019/1/6,8,CCl4的拉曼光谱,Stocks lines,anti-Stockes lines,Rayleigh scattering,/cm-1,2019/1/6,9,CCl4的拉曼光谱,便携式仪器实测图 仅
4、测出Stocks线,2019/1/6,10,三、仪器,1.仪器结构与原理,反射透镜,收集透镜,2019/1/6,11,激光器,2. 仪器,最常用Ar激光器 488.0/514.5nm 频率高，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 使拉曼光聚焦在双单色仪的入射狭缝,双单色仪,仪器心脏 2个光栅，4个狭缝 减少杂散收光,2019/1/6,12,3.T64000型拉曼光谱仪简介,64000系统是由ISA/JOBIN-YVON公司研制生产的能兼顾单、多道检测，设计新颖的新一代全电脑化的三级光谱系统，用于常规Raman光谱，变温等极端物理条件下的Raman光谱，显微Raman光谱和
5、发射光谱的测量。它可以取得样品表面1um尺寸上的Raman信号。系统内有多个平面反透镜和狭缝。,2019/1/6,13,通过不同反射镜和狭缝的组合，T64000可以作为单级、双级和三级色散不同的光谱仪使用。系统装备的CCD探测器可以使得光谱探测的效率大大提高。主要技术指标如下：1800条/mm全息光栅 光谱范围：350-900nm；杂散光：10-14；重复性：0.1cm-1；精度：0.01%； 600条/mm全息光栅 闪烁在1.5mm，光谱范围：800nm-2.5mm；极低噪声的CCD探测器 光谱范围：400-1000nm；显微入射系统配有100，50（长焦距），50，10物镜。,2019/1
6、/6,14,下图是T64000型光谱仪的内光路示意图,2019/1/6,15,T64000型光谱仪的外观图,2019/1/6,16,曼散射技术的发展,拉曼光谱仪经历了从色散型拉曼光谱仪开始，发展到傅立叶变换拉曼光谱仪（抑制荧光效应强，测量快速），共振拉曼光谱仪（增强散射截面，抑制荧光），紫外拉曼光谱仪（紫外光的穿透深度浅，特别适合探测获得表面信息），小型拉曼光谱仪（能耗小，效率高，适合长时间工作）。,2019/1/6,17,四、发展,近红外-傅立叶变换拉曼光谱（NIR-FT Raman） 激光共振拉曼光谱(RRS) 表面增强拉曼光谱（SERS） 显微拉曼光谱 共焦显微拉曼光谱,2019/1/6
7、,18,拉曼光谱与红外光谱的关系,互补,2019/1/6,19,拉曼光谱与红外光谱的关系,2019/1/6,20,五、应用,激光拉曼光谱之所以一开始就受到重视，因为它与红外光谱有着相同的波长范围，操作比红外光谱简单，还具有以下优点： （1）单色光源的频率可根据样品颜色而有所选择。而红外光谱的光源不能任意调换。 （2）激光拉曼光谱谱峰尖锐、分辨性好。而红外谱峰往往很宽。 （3）在显微分析中，拉曼光谱有更高的分辨率。激光拉曼光谱的常规试样用量为22.5ug,微量操作时用量为0.06ug；红外,2019/1/6,21,光谱的常规用量为100ug,微量操作用量为0.1ug. (4)激光拉曼光谱可用于单
8、晶的低频晶格频率及高频分子频率的研究红外光谱不能做这些单晶的数据。 （5）激光拉曼光谱可测水溶液，而红外光谱不适用于水溶液的测定。 （6）激光拉曼光谱的频率范围可为204000cm-1(5002.5um)。一般红外光谱的测量范围只能为2004000cm-1（502.5um）,200cm-1以下的需要用远红外光谱。 （7）激光拉曼光谱对C=C,CC,S-S,C=S,P-S等红外弱谱峰很灵敏，能出现强峰，对易产生偏振的一切重元素（过渡金属超铀元素）,2019/1/6,22,的配位键均可出现拉曼强峰。 （8）拉曼光谱中只有少量的倍频及组频。在红外光谱上，易出现倍频和组频。所以，在激光拉曼谱图上谱峰清楚，谱峰较少，往往出现基频峰，比红外光谱更容易分析。,2019/1/6,23,Thank you！,
