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1、无机盐晶体及水溶液的拉曼光谱检测实验时间：化学馆332,2013-4-15,杨磊（1153640）一. 实验目的1、了解拉曼光谱的基本原理，掌握显微共焦激光拉曼光谱仪的使用方法。2、测量一些常规物质和复杂样品的拉曼光谱，并能了解简单的分析光谱图。二、实验原理拉曼光谱（Raman spectra），是一种散射光谱。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。所需要的光能量较低，需要测定的光的强度小。当用波长比试样粒径小得多的频率为U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
2、生散 射光。在透明介质的散射光谱中，频率与入射光频率U相同的成分称为瑞利散 射；频率对称分布在U两侧的谱线或谱带U U即为拉曼光谱，其中频率较小 的成分U -U又称为斯托克斯线，频率较大的成分U +U又称为反斯托克斯 线。Au通常称为拉曼频移，多用散射光波长的倒数表示，计算公式为式中，入和入 分别为散射光和入射光的波长。 U的单位为cm-1。瑞利散射线 0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。拉曼由于提供快速、简单、可重复、且更重要的是无损伤的定性定量分析；此外 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；常规拉曼光谱只需要
3、少量的样品就可以得到，所以拉曼发展迅速。三. 实验仪器和试剂1. 显微共焦激光拉曼光谱仪Renishaw inVia （英国雷尼绍公司）2. 粉碎机、载玻片、盖玻片、胶头滴管3. 测试样品常规物质：CCl4，CHf、硫酸钠、VC等自备样品：不同材料的小挂件图1显微共焦激光拉曼光谱仪结构四. 实验步骤1. 打开主机和计算机电源，同时打开激光器后面的总电源开关，将仪器预热20 分钟左右。（注意钥匙的状态）2. 自检.静态取谱（Static），中心520 Raman Shift cn-1 Advanced - Pinhole 设 为in。使用硅片，用50倍物镜，1秒曝光时间，100%激光功率取谱。使
4、用曲线 拟合（Curve fit）命令检查峰位，检验仪器状态。3. 样品拉曼光谱的测定将样品放置在载玻片上，盖上盖玻片，置于显微镜的载物台上，调节显微镜 载物台的高度使得显微镜能够清晰地观察到样品表面（上2,下1）。选择 Measurement-New-Spectral acquisition进行实验条件设置，再将白光照明光 路切换到激光照明光路（上1，下2），即选择激光照射，选择Measurement-Run 运行实验，等待实验运行，直到窗口中出现红色的光谱曲线，采集光谱结束，保存扫描结果。4. 分别测定CCl、CaCO、VC、H SO、CH Cl、自备物品的拉曼光谱图。432422五. 数
5、据处理用仪器自带软件WiRE2.0或Excel绘制拉曼光谱。纵坐标是散射强度，可用任 何单位表示，横坐标是拉曼位移，通常用相对于瑞利线的位移表示其数值，单位 为波数cm-i。1. 标定所用的单晶硅的Stokes线的拉曼光谱图：_519J8582000 -II Peak No.| Centreire. Molute la. | Lw Ugg .方盛 UgeII 519.8581976.164 541812798.9198T.95494 51553.6772. CaCO的拉曼光谱CaCO3拉曼波数/cm-13. 汉白玉的拉曼光谱汉白玉拉窒波数4. CCl4的拉曼光谱CC14拉曼1波 Ut/cm-l
6、5. 玻璃的拉曼光谱玻璃拉曼100000 0 0 0 0 o o o O o o o O 8 6 4 2O00O O O 20 O O300 O 46.玉石1拉曼光谱007.玉石2拉曼光谱玉石2波数8.玉石2改版拉曼光谱玉石39.玉石3拉曼光谱玉石4波数六.数据分析和体会对于实验操作：注意开机的顺序和钥匙的状态，在观测和调节显微镜时，注意调 节的速度、快慢和位置，保证光斑的积聚，同时先用白光调节再用激光微调；对 于实验结果和光谱图的分析:波数大的位置拉曼强度一直增大，可能是荧光增强。 实验最开始需要用硅片调零；李果提出可能存在玻璃的误差和干扰，于是测定了 玻璃的光谱图，基本上没有特别尖锐的峰，
7、不会造成干扰；测定基准CaCO和汉3白玉，发现两者峰的数目和所对应的波数基本相似，汉白玉的主要成分确实是CaCO3；对于CC14和玉石的测定，网上查得标准图并比较，可以看到实验测定的 几个峰基本在0-600之间，拉曼强度也在10000以下，与标准样近似；而玉石1 与标准的图样的波数和拉曼强度近似（300、700和1000处有三个高峰在 6000-8000）；玉石2则一开始测定时基本没有高峰，可能是荧光干扰使得纵坐标 范围拉大，峰不明显，拉大后玉石3出现三个峰，各峰的波数和拉曼强度也基本 在理论上范围，但峰的强度不够；玉石4的峰不明显，拉大后虽然有几个峰，但 峰高很小（小于4000，且排除荧光的
8、干扰，应该更小），只能遗憾的告诉范老师 该样品不是真的玉石。CC的标准拉曼光谱图：I ,I, , IJDDOBi DD2000I 1E00 URiENUnBEfi l -iiIEIRRCHLIJRIJI1ETHHNERM-01-00017 : 4830A.IOOMuLIQUID真假翡翠的拉曼光谱图:I On1.比较红外光谱与拉曼光谱的异同。波数/cm-1100012003箱住A一标准品；R一真鞘翠C一假翡艇图1 真假翡翠的拉曼光谱图同：红外光谱和拉曼都是利用分子的振动转动能级，所需要的能量（即光的波长 较长）较小，都会受到荧光的干扰。异：红外需要极性不同的原子的极性振动，而拉曼一般是相同的原子
9、的非极性振 动（两者机理不同）；红外是吸收光谱，拉曼是散射光谱；红外敏感容易测量， 拉曼测量强度弱；红外光谱使用的是红外光，尤其是中红外，而拉曼可选择的波 长很多，从可见光到NIR，都可以使用；拉曼可以测定水溶液、玻璃器皿的物质， 而水和玻璃对红外测定干扰大；两者存在一定的互补性。2. 一般的拉曼散射有斯托克斯线和反斯托克斯线两种，为什么实验中记录的拉 曼光谱常取斯托克斯线？答：通常斯托克斯线与反斯托克斯线是完全对称地分布在瑞利线的两侧，但斯托 克斯线强度比反斯托克斯线大的多，实验中记录的拉曼光谱常取斯托克斯线。3. 试分析常规物质（CCl、CH Cl）的特征拉曼光谱。422答：CH2C12没
10、做，对CC基本上是波数在0-1000之间有四个峰，三个比较尖锐，一个 凹形宽峰。三个尖锐的峰应该是瑞利散射（中间那个）、斯托克斯线（右边那个） 和反斯托克斯线（左边那个）。4. 拉曼光谱的发展及应用。发展：1928年C.V.拉曼实验发现拉曼散射，同年稍后在苏联和法国也被观察到。由 于拉曼所产生的信号弱，受干扰强，所以发展不如红外等，但激光和出现使得其重 获新生。而现今，新出现的激光技术、纳米科技、表面增强拉曼光谱技术、高温拉 曼光谱技术、共振拉曼光谱技术、共焦显微拉曼光谱技术、傅立叶变换拉曼光谱技 术、拉曼光谱与光导纤维技术的联用、固体光声拉曼技术、拉曼光谱与其他仪器联 用技术以及拉曼分析技术的进步：1、单道检测的拉曼光谱分析技术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，使得拉曼得到了迅速发展。应用：应用于分子结构研究的一种分析方法，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。比如对玉石的真假鉴别（定性）、毒品、金属有机物和物质表面分 析等。
