拉曼光谱拉曼光谱拉曼光谱（Raman spectra），是一种散射光谱拉曼光谱分析法是基于印度科学家C.V. 拉曼（Rama n）所发现的拉曼散射效应，对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到 分子振动、转动方面信息，并应用于分子结构研究的一种分析方法历史拉曼光谱1928年C.V.拉曼实验发现，当光穿过透明介 质被分子散射的光发生频率变化， 这一现象称为 拉曼散射，同年稍后在苏联 和法国也被观察到在透明 介质的散射光谱 中，频率与入射光频率U0相同的成分称为瑞利散射；频率对称分布在U0两侧的谱线 或谱带u0±u1即为拉曼光谱，其中频 率较小的成分U0 — u1又称为斯托克斯线，频率 较大的成分U0 + u1又称为反斯托克斯线靠近瑞利散射线两侧的 谱线称为小拉曼光 谱；远离 瑞利线的两侧出现的谱线称为大 拉曼光谱瑞利散射线的强 度只有入射光强 度的 10-3，拉曼光谱 强度大约只有瑞利线的 10-3小拉曼光 谱与分子的转动能级有 关， 大拉曼光谱与分子振动 -转动能级有关拉 曼光谱的理论解释是 ，入射光子与分 子发生非弹性散射，分子吸收频率为U0的光子，发射U0 — u1的光子，同时分子从 低能态跃迁到高能态（斯托克斯线）；分子吸收频率为U0的光子，发射U0 + u1的 光子，同时分子从高能态跃迁到低 能态（反斯托克斯线 ）。
分子能级 的跃迁仅涉及转 动能级，发射 的是小拉曼光谱；涉及到振动 -转动能级，发射的是大拉曼 光谱与分 子红外光谱不同，极性分子和非极性分子都能产生拉 曼光谱激光器的问世，提供了 优质高强度单 色光，有力推动了拉曼散射 的研究及其应用拉曼光谱 的应用范围遍及 化学、物理 学、生物学和医学等各个领域 ，对于纯定性分析、高度定 量分析和测定分 子结构都有很 大价值特征拉曼 散射光谱具有以下 明显的特征a. 拉曼散射谱线的波数虽然随入射光的波数而不同，但对同一样品，同一拉曼谱 线的位移与入 射光的波长无关 ,只和样品的振动转动能级有关；b. 在以波数为变量 的拉曼光谱图上，斯托克斯线 和反斯托克斯线对称地分布在 瑞利散射线两 侧, 这是由于在上 述两种情况下分别相应于得到或 失去了一个振动量 子的能量c. 一般情况 下，斯托克斯线比反斯托克斯 线的强度大这是由于 Boltzmann 分 布，处于振动 基态上的粒子数远大于处于振动 激发态上的粒子数优越性拉曼光谱技术的优越性拉曼光谱要的是无损伤 的定性定量分析，它无需样 品准备，样品可直接通过光 纤探头或者通过 玻璃、石英、 和光纤测量此外1 由于水的拉曼散射很微弱， 拉曼光谱是研究水溶液中的生物样 品和化学化合物 的理想工具。
2 拉曼一次可以同时覆盖 50-4000 波数的区间，可 对有机物及无机物进行分析 相反，若让红外光谱覆 盖相同的区间则必须改变光栅、光束 分离器、滤波器和检测器3 拉曼光谱谱峰清晰尖锐 ，更适合定量研究 、数据库搜索、以及 运用差异分析进 行定性研究 在化学结构分析中 ，独立的拉曼区间的 强度可以和功能集团的数量相关4 因为激光束的直径在它的聚 焦部位通常只有 0.2-2 毫米，常规 拉曼光谱只需要 少量的样品就 可以得到这是拉曼光谱相对常规红外 光谱一个很大的优势而且，拉 曼显微镜物镜 可将激光束进一步聚焦至 20 微米甚至更小， 可分析更小面 积的样品5 共振拉曼效应可以用来有选 择性地增强大生物分子特个发色 基团的振动，这些 发色基团的拉 曼光强能被选择性地增强 1000 到 10000 倍光谱仪拉曼光谱 仪一般由以下五个部分构成光源它的功能 是提供单色性好、功率大并 且最好能多波长工作的入射光 目前拉曼光 谱实验的光源 己全部用激光器代替历史上使用 的汞灯对常规的拉曼光谱 实验，常见 的气体激光器 基本上可以满足实验的需要 在某些拉曼光谱实验中要 求入射光的强度 稳定，这就要 求激光器的输出功率稳定。
外光路外光路部 分包括聚光、集光、样品架．滤 光和偏振等部件1) 聚光：用一块或 二块焦距合适的会聚透镜，使样 品处于会聚激光束的腰部， 以提高样品光 的辐照功率，可使样品 在单位面积上辐照功率比不用透 镜会聚前增强 1 05 倍 2) 集光：常用透镜组或反 射凹面镜作散射光的收集镜通常是 由相对孔径数值 在 1 左右的透镜组成为了更 多地收集散射光，对某些实验样品可在 集光镜对面和照 明光传播方向 上加反射镜3) 样品架：样品架的设计 要保证使照明最有效和杂散光 最少，尤其要避免入射 激光进入光谱 仪的入射狭缝为此，对于透明样品，最佳的样品布置 方案是使样品被 照明部分呈光 谱仪入射狭缝形状的长圆柱体 ，并使收集光方向垂直于 入射光的传播方 向几种典型 样品架的空间配置参见右图4) 滤光：安置滤光 部件的主要目的是为了抑制杂散 光以提高拉曼散射的信噪 比在样品前面，典型的滤光 部件是前置单色器或干涉滤光 片，它们可以滤去光源中 非激光频率的 大部分光能小孔光栏对滤 去激光器产生的等离子线有很好 的作用在 样品后面，用 合适的干涉滤光片或吸收盒可以 滤去不需要的瑞利线的一大部 分能量， 提高拉曼散射 的相对强度。
5) 偏振：做偏振谱测量 时，必须在外光路中插入偏振元件加 入偏振旋转器可 以改变入射光 的偏振方向；在光谱仪入射 狭缝前加入检偏器，可以改 变进入光谱仪的 散射光的偏振 ；在检偏器后设置偏振扰乱器， 可以消除光谱仪的退偏干扰色散系统色散系统 使拉曼散射光按波长在空间分开 ，通常使用单色仪由 于拉曼散射强度 很弱，因而要求拉曼光 谱仪有很好的杂散光水平各种光学 部件的缺陷，尤其是光栅10-4时，只能作气体的缺陷，是仪器杂散光 的主要来源当仪器的杂散光本领小于 透明液体和透明晶体的拉曼光谱拉曼光谱接收系统拉曼散射 信号的接收类型分单通道和多通 道接收两种 光电倍增 管接收就是单通 道接收信息处理为了提取 拉曼散射信息，常用的电子学处 理方法是直流放大、选频和光 子计数， 然后用记录仪 或计算机接口软件画出图谱拉曼效应光照射到 物质上发生弹性散射和非弹性散 射. 弹性散射的散 射光是与激发光波 长相同的成分•非弹性散射的散射 光有比激发光波长长的和短的成 分，统称为拉曼效 应当用波长比试样粒径小得多的单色光照射气体、液体或透明试样时，大部分的光 会按原来的方 向透射，而一小部分则按不同的角度散 射开来，产生散射光。
在垂直方 向观察时 ，除了与原入射光有相同频率的 瑞利散射外，还有一系列对 称分布着若干条 很弱的与入射 光频率发生位移的拉曼谱线 ，这种现象称为拉曼效应由于拉曼谱线的 数目，位移 的大小，谱线的长度直接与试 样分子振动或转动能级有关因此，与红外 吸收光谱类似，对拉曼 光谱的研究，也可以得到有关分子振 动或转动的信息目前拉 曼光谱分析技 术已广泛应用于物质的鉴定，分 子结构的研究谱线特征 分析技术种类几种 重要的拉曼光谱分 析技术1 、单道检测的拉曼光谱分析技 术拉曼光谱2、以 CCD 为代表的多通道 探测器用于拉曼光谱的检测仪 的分析技术3 、采用傅立叶变换技术的 FT-Raman 光谱分析技术 4、共振拉曼光谱分析技术5、表面增强拉曼效应分析技术 拉曼 光谱用于分析的优 点和缺点优点1、拉曼光谱用于分析的优点拉曼光谱 的分析方法不需要对样品进行前 处理，也没有样品的制备过 程，避免了 一些误差的产 生，并且在分析过程中操作简便 ，测定时间短，灵敏度高等优 点不足2、拉曼光谱用于分析的不足(1) 拉曼散射面积数等因素的影响性的问题的污染，这等于引入了一些(2) 不同振动峰重叠和 拉曼散射强度容易受光学系统参(3) 荧光现象对傅立叶 变换拉曼光谱分析的干扰(4) 在进行傅立叶变换 光谱分析时，常出现曲线的非线(5) 任何一物质的引入 都会对被测体体系带来某种程度 误差的可能性 ，会对分析的结果产生一定的影 响信号选择拉曼光谱拉曼信号的选择入射激光 的功率，样品池厚度和光学系统 的参数也对拉曼信号强度有很 大的影 响，故 多选用能产生较强拉曼信号并 且其拉曼峰不与待测拉曼峰重叠 的基质或外加物 质的分子作内 标加以校正。
其内标的 选择原则和定量分析方法与其他 光谱分析方法基 本相同斯托克斯 线能量减少，波长变长反斯托克 斯线能量增加，波长变短应用方向拉曼光谱的应用方向拉曼光谱 分析技术是以拉曼效应为基础建 立起来的分子结构表征技术 ,其信号来源与分子的振 动和转动拉曼光谱的分析方向 有：定性分析 ：不同的物质具有不同的特征光 谱，因此可以通过光谱进行定 性分析结构分析 ：对光谱谱带的分析 ,又是进行物质结构分析的基础定量分析：根 据物质对光谱的吸光度的特点 ,可以对物质的量有很 好的分析能力发展前景拉曼光谱激光技术拉曼光谱 在最近这些年发展是比较快的， 应该来说是受益于两方面吧一方面是 激光技术的发展，我最近参加了 在英国伦敦召开的第 21 届国 际拉曼光 谱大会，感受到现在基于超快激光的非线 性拉曼光谱技术已经越来越成熟 了这种高 精尖和需要昂 贵设备的技术，原来仅有很 少几个单位可以搞特别是 激光部分都是靠 自己搭建，每天还得调，很不稳定，现 在这个状况已经不存在了，而 且仪器的价格相 对也比较低 现在国际上推出的从事非线性光 谱研究的超快 （飞秒或皮秒 ）激光器，技 术上已经达到 比较成熟地步，可以成套购买，也较稳定。
非线性拉曼 光谱技术已经在 生命科学领域 研究中发挥它的独特和重要作用 例如，美国哈佛大学 的谢晓亮教授在 开拓并运用相 干反斯托克斯拉曼光谱显微学（ CARS Microscopy ）研究活细胞内部 三维结构方面 取得一系列重要成果 我觉得高质量的超快激光器还推 动了另一个极具 前途的表面光谱技术，就是合频（SFG）技术的发展，它作为具有独特的界面选择性 的非线性光谱 方法，已经在界面和表面科 学、材料乃至生命领域研究 中发挥着越来越 重要的作用纳米科技第二个重要方面就是纳米科技的迅猛发展，它使得基于纳米结构的表面增强拉曼 光谱（SERS ）和针尖增强拉曼光谱（TERS ）在超高灵敏度检测方面取得了长足的 进步，推动拉曼光谱成 为迄今很少的、可达到单分子检测水 平的技术现在不论是拉 曼光谱刊物 ，还是拉曼光谱会议， SERS 都是一个最受关注的内容在近几届的国际 拉曼光谱会议上，SERS分会都是最大的分会近几年，有关SERS的论文数量也呈 显著的上升趋 势 SERS 和 TERS 不仅仅在表面科学研究领域，而且 在生命科学领域 将具有很大的 发展潜力，由此可以为 研究各类重要的生命科学体系和 解决基本问题作 出贡献。
拉曼光谱相对于红外光谱 ，其优势之一体现 在用拉曼研究水溶液中比较方便 ， 而生命科学的 许多研究往往需要的水溶液环境 共振拉曼、表面增强 拉曼和非线性拉曼光谱以及它 们的联用将成为生命科学前沿领域具有重要价值的研究方法，因为 21世纪是生命科 学的世纪，我以为也是纳米技术 和激光技术的世纪相关技术表面增强拉曼光谱技术自 1974 年 Fleischmann 等人发现吸附在 粗糙化的 Ag 电极表现的吡啶分子具有 巨大的拉曼散 射现象，加之活性载体表面选择 吸附分子对荧光发射的抑制， 使拉曼光谱激光拉曼光谱 分析的信噪比大大提高 ，这种表面增强效应被称为表面 增强拉曼散射 (S ERS) SERS 技术是一种新的表面测 。