激光拉曼光谱的原理和应用

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1、激光拉曼光谱的原理和应用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，大部分的光会暗原来的 发现透射，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 结构的研究推荐激光拉曼光谱法是以拉曼散射为理论基础的一种光谱分析方法。激光拉曼光谱法

2、的原理是拉曼散射效应.拉曼散射：当激发光的光子与作为散射中心的分子相互作用时，大部分光子只是发生改变 方向的散射，而光的频率并没有改变，大约有占总散射光的10-10106的散射，不公改 变了传播方向，也改变了频率。这种频率变化了的散射就称为拉曼散射。对于拉曼散射来 说，分子由基态E0被激发至振动激发态E1,光子失去的能量与分子得到的能量相等为 反映了指定能级的变化。因此，与之相对应的光子频率也是具有特征性的，根据光子频率变 化就可以出分子中所含有的化学键或基团。这就是拉曼光谱可以作为分子结构的分析工具的理论工具.拉曼光谱仪的主要部件有：激光 光源、样品室、分光系统、光电检测器、记录仪和计算机。

3、 应用 激光拉曼光谱法的应 用有以下几种：在有机化学上的应用，在高聚物上的应用，在生物方面上的应用，在表面和 薄膜方面的应用。有机化学拉曼光谱在有机化学方面主要是用作结构鉴定的手段，拉曼位移的大小、强度及 拉曼峰形状是碇化学键、能团的重要依据。利用偏振特性，拉曼光谱还可以作为顺反式结 构的依据。高聚物拉曼光谱可以提供碳链或环的结构信息。在确定异构体（单休异构、位置异构、几 何异构和空间立现异构等）的研究中拉曼光谱可以发挥其独特作用。电活性聚合物如聚毗 咯、聚噻吩等的研究常利用拉曼光谱为工具,在高聚物的生产方面，如对受挤压线性聚乙烯 的形态、高强度纤维中紧束分子的观测，以及聚乙烯磨损碎片结晶度的

4、测量等研究中都彩 了拉曼光谱。生物拉曼光谱是研究生物大分子的有力手段，由于水的拉曼光谱很弱、谱图又很简单，故 拉曼光谱可以在接近自然状态、活性状态下来研究生物大分子的结构及其变化。拉曼光谱 在蛋白质二级结构的研究、DNA和致癌物分子间的作用、视紫红质在光循环中的结构变 化、动脉硬化操作中的钙化沉积和红细胞膜的等研究中的应用均有文献报道。利用FT Ram an消除生物大分子荧光干扰等，有许多成功的示例。表面和薄膜拉曼光谱在材料的研究方面，在相组成界面、晶界等课题中可以做很多我作. 最近，对于拉曼光谱在金刚石和类金刚石薄膜的研究工作中的应用，国内外学者的兴趣有增 无减。拉曼光谱已成CVD（化学气相

5、沉积法）制备薄膜的检测和鉴定手段。 另外卜,LB 膜的拉曼光谱研究、二氧化硅薄膜氮化的拉曼光谱研究都已见报道。尽管拉曼散射很弱，拉曼光谱通常不够灵敏，但利用工振或表面增强拉曼技术就可以大大拉 曼光谱的灵敏度。表面增强拉曼光谱学（SERS）已成为拉曼光谱研究中活跃的一个领域.传统的光栅分光拉曼光谱仪，彩的是逐点扫描，单道记录的方法，十分浪费时间。而且激 光拉曼光谱仪所用的激光很容易激发出荧光来，影响测定.为避免传统激光光谱仪的弊端 近来研制出了两种新型的光谱仪：傅里叶变换近红外激光拉曼光谱仪和共焦激光光谱仪。 傅里叶拉曼光谱仪由激光光源、试样室、迈克尔逊干淑仪、特殊滤光器、检测器组成。傅里叶拉曼

6、光谱仪和光路与傅里叶红外光谱仪的光路比较相象。检测到的信号经放大器由 计算机收集处理。瑞利散射与拉曼散射的区别。分子的外层电子在辐射能的照射下，吸收能量使电子激发至基态中较高的振动能级，在10- 12S左右跃回原能级并产生光辐射，这种发光现象称为瑞利散射.分子的外层电子在辐射能 的照射下，吸收能量使电子激发至基态中较高的振动能级，在1 0-12 s左右跃回原能级附近 的能级并产生光辐射，这种发光现象称为拉曼散射.两者皆为光子与物质的分子碰撞时产生 的，瑞利散射基于碰撞过程中没有能量交换，故其发光的波长仅改变运动的方向，产生的光 辐射与入射光波长相同称为弹性碰撞.拉曼散射基于非弹性碰撞，光子不仅

7、改变运动的方 向，而且有能量交换，故其发光的波长与入射光波长不同。拉曼小常识拉曼是一种光散射过程 Raman Effect = Light Scattering激光能量 一 振动 谱能量=拉曼散射光能量（振动谱能量对应分子结构）激光能量一拉曼散射光能量=振 动谱能量（所得拉曼谱即为分子的指纹）拉曼光谱系统常用激光波长拉曼光谱系统组 成部分拉曼光谱的优点和特点 Fingerpr i nt for uali tativ e i dent i fica ti on指 纹性振动谱No s ample preparation 不用样品制备 Fast and non de st r u ctive 快速，

8、无损 Highly se l ective tec hue 高选择 度北为何使用微区拉曼高空间分辨率;所须样品量少拉曼散射光谱应用拉曼光谱是直接联系于分子结构的振动谱，可对物质进行指纹性认证。物质结构的任何微小 变化会非常敏感反映在拉曼光谱中，因而可用来研究物质的物理化学等XX方面性质随结 构的变化.应用领域：*高分子聚合物大 纳米材料*电化学大 半导体大薄膜大 矿物学*生物*医学药品 大碳化物*在线过程监测大质量控制大 刑侦:一玻璃材 料 一氧化物一油漆和颜料一 氢氧化物-高分子一硫化物碳酸盐一 纤维 硫酸盐一化学残留物 一磷酸盐 一 颗粒性包裹体一剂和可控制物质 等等. 红外和拉曼红外拉曼

9、 分子振动谱吸收，直接过程，较早平衡位置附近偶极矩变化不为零与拉曼光谱互补实验仪器是以干 涉仪为色散园件测试在中远红外进行，不受荧光干扰，低波数（远红外）困难，微区测试较难，光斑尺寸约1 0微米,空间分辨率差红外探测器须噪 声高，液氮冷却，且灵敏度较低多数须制备样品水对红外光的吸收？ 分子振动谱散射，间接过程,自激光后才平衡位置 附近极化率变化不为零与红外光谱互补实验仪器是以光栅为色散园件测试在可见波段进行,有时受样品荧光干扰，可采用近红外激发低波数没有问题，共焦显 微微区测试，光斑尺寸可小到1微米，空间分辨率好CCD探测器噪声低，热电冷却，灵敏 度高，无须制备样品，且可远距离测试没有水对红外

10、光吸收的干扰拉曼光谱仪的主要部件有：激光光源、样应室甬光系统、光电检测器、记录仪和计算 机。激光拉曼光谱法的应用有以下几种：在有机化学上的应用，在高聚物上的应用，在生物方面 上的应用， 在表面和薄膜方面的应用。有机化学拉曼光谱在有机化学方面主要是用作结构鉴定的手段，拉曼位移的大小、强度及拉曼 峰形状是碇化学键、能团的重要依据。利用偏振特性，拉曼光谱还可以作为顺反式结构的 依据高聚物拉曼光谱可以提供碳链或环的结构信息.在确定异构体（单休异构、位置异构、几何 异构和空间立现异构等）的研究中拉曼光谱可以发挥其独特作用.电活性聚合物如聚毗咯、 聚唾吩等的研究常利用拉曼光谱为工具，在高聚物的生产方面,如

11、对受挤压线性聚乙烯的形 态、高强度纤维中紧束分子的观测，以及聚乙烯磨损碎片结晶度的测量等研究中都彩了拉 曼光谱。生物 拉曼光谱是研究生物大分子的有力手段，由于水的拉曼光谱很弱、谱图又 很简单，故拉曼光谱可以在接近自然状态、活性状态下来研究生物大分子的结构及其变化. 拉曼光谱在蛋白质二级结构的研究、。NA和致癌物分子间的作用、视紫红质在光循环中 的结构变化、动脉硬化操作中的钙化沉积和红细胞膜的等研究中的应用均有文献报道。利用FT-R a man消除生物大分子荧光干扰等，有许多成功的示例.表面和薄膜 拉曼 光谱在材料的研究方面，在相组成界面、晶界等课题中可以做很多我作. 最近，对于 拉曼光谱在金刚

12、石和类金刚石薄膜的研究工作中的应用，国内外学者的兴趣有增无减。 拉曼光谱已成CVD （化学气相沉积法）制备薄膜的检测和鉴定手段。另外，LB膜的拉曼光谱研究、二氧化硅薄膜氮化的拉曼光谱研究都已见报道.尽管拉曼散射很弱，拉曼光谱通常不够灵敏，但利用工振或表面增强拉曼技术就可以大 大拉曼光谱的灵敏度。表面增强拉曼光谱学（SERS）已成为拉曼光谱研究中活跃拉曼光谱 仪的主要部件有：激光光源、样品室、分光系统、光电检测器、记录仪和计算机 .应用 激光拉曼光谱法的应用有以下几种:在有机化学上的应用，在高聚物上的应用，在生物方面上 的应用，在表面和薄膜方面的应用。有机化学拉曼光谱在有机化学方面主要是用作结构

13、鉴定的手段，拉曼位移的大小、强度及拉曼峰形状是碇化学键、能团的重要依据。利 用偏振特性，拉曼光谱还可以作为顺反式结构的依据.高聚物 拉曼光谱可以提供碳链或 环的结构信息。在确定异构体（单休异构、位置异构、几何异构和空间立现异构等）的研 究中拉曼光谱可以发挥其独特作用。电活性聚合物如聚毗咯、聚唾吩等的研究常利用拉曼 光谱为工具，在高聚物的生产方面，如对受挤压线性聚乙烯的形态、高强度纤维中紧束分子 的观测，以及聚乙烯磨损碎片结晶度的测量等研究中都彩了拉曼光谱。生物 拉曼光谱是 研究生物大分子的有力手段，由于水的拉曼光谱很弱、谱图又很简单,故拉曼光谱可以在接 近自然状态、活性状态下来研究生物大分子的

14、结构及其变化。拉曼光谱在蛋白质二级结构 的研究、。NA和致癌物分子间的作用、视紫红质在光循环中的结构变化、动脉硬化操作 中的钙化沉积和红细胞膜的等研究中的应用均有文献报道。 利用F T-Raman消除生 物大分子荧光干扰等，有许多成功的示例. 表面和薄膜拉曼光谱在材料的研究方面,在相组成界面、晶界等课题中可以做很多我作。最近， 对于拉曼光谱在金刚石和类金刚石薄膜的研究工作中的应用，国内外学者的兴趣有增无 减。 拉曼光谱已成C V D（化学气相沉积法）制备薄膜的检测和鉴定手段。另外，LB膜的拉曼光谱研究、二氧化硅薄膜氮化的拉曼光谱研究都已见报道。尽 管拉曼散射很弱，拉曼光谱通常不够灵敏，但利用工

15、振或表面增强拉曼技术就可以大大拉曼 光谱的灵敏度。表面增强拉曼光谱学（SERS） 已成为拉曼光谱研究中活跃的一个领域。 传统的光栅分光拉曼光谱仪，彩的是逐点扫描，单道记录的方法,十分浪费时间。而且激光拉 曼光谱仪所用的激光很容易激发出荧光来，影响测定。为避免传统激光光谱仪的弊端近来研 制出了两种新型的光谱仪：傅里叶变换近红外激光拉曼光谱仪和共焦激光光谱仪。傅里叶拉曼光谱仪由激光光源、试样室、迈克尔逊干淑仪、特殊滤光器、检测器组成。 傅里叶拉曼光谱仪和光路与傅里叶红外光谱仪的光路比较相象。检测到的信号经放大器由 计 算 机 收 集 处 理. 的一个 领 域 .传统的光栅分光拉曼光谱仪，彩的是逐点

16、扫描，单道记录的方法，十分浪费时间。而且 激光拉曼光谱仪所用的激光很容易激发出荧光来，影响测定。为避免传统激光光谱仪的弊 端近来研制出了两种新型的光谱仪：傅里叶变换近红外激光拉曼光谱仪和共焦激光光谱仪。 傅里叶拉曼光谱仪由激光光源、试样室、迈克尔逊干淑仪、特殊滤光器、检测器 组成。傅里叶拉曼光谱仪和光路与傅里叶红外光谱仪的光路比较相象。检测到的信号经放大器由计算机收集处理.# RAMAN的强度受到哪些因素的影响？1. 浓度2。激光的功率3。你的测量的参数4.尤其是光谱采集时间。拉曼问答总结一、测试了一些样品，得到的是R aman shift，但是文献是w enumber，不知道它们之间的转换公式是怎么样的？激光波长6328nm。1.两者是一回事。ramanshif t即为 拉曼位移或拉曼频移，频率的增加