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拉曼光谱是怎样产生的
一、基本原理当一束频率为v0的单色光照射到样品上后,分子可以使入射光发生散射.大部分光只是改变方向发生散射,而光的频率仍与激发光的频率相同,这种散射称为瑞利散射；约占总散射光强度的 10-6～10-10的散射,不仅改变了光的传播方向,而且散射光的频率也改变了,不同于激发光的频率,称为拉曼散射.拉曼散射中频率减少的称为斯托克斯散射,频率增加的散射称为反斯托克斯散射,斯托克斯散射通常要比反斯托克斯散射强得多,拉曼光谱仪通常测定的大多是斯托克斯散射,也统称为拉曼散射.散射光与入射光之间的频率差v称为拉曼位移,拉曼位移与入射光频率无关,它只与散射分子本身的结构有关.拉曼散射是由于分子极化率的改变而产生的.拉曼位移取决于分子振动能及的变化,不同化学键或基团有特征的分子振动,ΔE反映了指定能级的变化,因此与之对应的拉曼位移也是特征的.这是拉曼光谱可以作为分子结构定性分析的依据.二、应用拉曼光谱技术以其信息丰富,制样简单,水的干扰小等独特的优点,在化学、材料、物理、高分子、生物、医药、地质等领域有广泛的应用.1、拉曼光谱在化学研究中的应用拉曼光谱在有机化学方面主要是用作结构鉴定和分子相互作用的手段,它与红外光谱互为补充,可以鉴别特殊的结构特征或特征基团.拉曼位移的大小、强度及拉曼峰形状是鉴定化学键、官能团的重要依据.利用偏振特性,拉曼光谱还可以作为分子异构体判断的依据.在无机化合物中金属离子和配位体间的共价键常具有拉曼活性,由此拉曼光谱可提供有关配位化合物的组成、结构和稳定性等信息.另外,许多无机化合物具有多种晶型结构,它们具有不同的拉曼活性,因此用拉曼光谱能测定和鉴别红外光谱无法完成的无机化合物的晶型结构.在催化化学中,拉曼光谱能够提供催化剂本身以及表面上物种的结构信息,还可以对催化剂制备过程进行实时研究.同时,激光拉曼光谱是研究电极/溶液界面的结构和性能的重要方法,能够在分子水平上深入研究电化学界面结构、吸附和反应等基础问题并应用于电催化、腐蚀和电镀等领域.2、拉曼光谱在高分子材料中的应用拉曼光谱可提供聚合物材料结构方面的许多重要信息.如分子结构与组成、立体规整性、结晶与去向、分子相互作用,以及表面和界面的结构等.从拉曼峰的宽度可以表征高分子材料的立体化学纯度.如无规立场试样或头-头,头-尾结构混杂的样品,拉曼峰是弱而宽,而高度有序样品具有强而尖锐的拉曼峰.研究内容包括：（1）化学结构和立构性判断：高分子中的C＝C、C-C、S-S、C-S、N-N等骨架对拉曼光谱非常敏感,常用来研究高分子的化学组份和结构.（2）组分定量分析：拉曼散射强度与高分子的浓度成线性关系,给高分子组分含量分析带来方便.（3）晶相与无定形相的表征以及聚合物结晶过程和结晶度的监测.（4）动力学过程研究：伴随高分子反应的动力学过程如聚合、裂解、水解和结晶等.相应的拉曼光谱某些特征谱带会有强度的改变.（5）高分子取向研究：高分子链的各向异性必然带来对光散射的各向异性,测量分子的拉曼带退偏比可以得到分子构型或构象等方面的重要信息.（6）聚合物共混物的相容性以及分子相互作用研究.（7）复合材料应力松弛和应变过程的监测.（8）聚合反应过程和聚合物固化过程监控.3、拉曼光谱技术在材料科学研究中的应用拉曼光谱在材料科学中是物质结构研究的有力工具,在相组成界面、晶界等课题中可以做很多工作.包括：（1）薄膜结构材料拉曼研究：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.拉曼可以研究单、多、微和非晶硅结构以及硼化非晶硅、氢化非晶硅、金刚石、类金刚石等层状薄膜的结构.（2）超晶格材料研究：可通过测量超晶格中的应变层的拉曼频移计算出应变层的应力,根据拉曼峰的对称性,知道晶格的完整性.（3）半导体材料研究：拉曼光谱可测出经离子注入后的半导体损伤分布,可测出半磁半导体的组分,外延层的质量,外延层混品的组分载流子浓度.（4）耐高温材料的相结构拉曼研究.（5）全碳分子的拉曼研究.（6）纳米材料的量子尺寸效应研究.4、拉曼光谱在生物学研究中的应用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.生物大分子的拉曼光谱可以同时得到许多宝贵的信息：（1）蛋白质二级结构：α-螺旋、β-折叠、无规卷曲及β-回转（2）蛋白质主链构像：酰胺Ⅰ、Ⅲ,C-C、C-N伸缩振动（3）蛋白质侧链构像：苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸的侧链和后二者的构像及存在形式随其微环境的变化（4）对构像变化敏感的羧基、巯基、S-S、C-S构像变化（5）生物膜的脂肪酸碳氢链旋转异构现象.（6）DNA分子结构以及和DNA与其他分子间的作用.（7）研究脂类和生物膜的相互作用、结构、组分等.（8）对生物膜中蛋白质与脂质相互作用提供重要信息.5、拉曼光谱在中草药研究中的应用各种中草药因所含化学成分的不同而反映出拉曼光谱的差异,拉曼光谱在中草药研究中的应用包括：（1）中草药化学成分分析高效薄层色谱(TLC)能对中草药进行有效分离但无法获得各组份化合物的结构信息,而表面增强拉曼光谱(SERS)具有峰形窄、灵敏度高、选择性好的优点,可对中草药化学成分进行高灵敏度的检测.利用TLC的分离技术和SERS的指纹性鉴定结合,是一种在TLC原位分析中草药成分的新方法.（2）中草药的无损鉴别由于拉曼光谱分析,无需破坏样品,因此能对中草药样品进行无损鉴别,这对名贵中中草药的研究特别重要.（3）中草药的稳定性研究利用拉曼光谱动态跟踪中草药的变质过程,这对中草药的稳定性预测、监控药材的质量具有直接的指导作用.（4）中药的优化对于中草药及中成药和复方这一复杂的混合物体系,不需任何成分分离提取直接与细菌和细胞作用,利用拉曼光谱无损采集细菌和细胞的光谱图,观察细菌和细胞的损伤程度,研究其药理作用,并进行中药材、中成药和方剂的优化研究.6、拉曼光谱技术在宝石研究中的应用拉曼光谱技术已被成功地应用于宝石学研究和宝石鉴定领域.拉曼光谱技术可以准确地鉴定宝石内部的包裹体,提供宝石的成因及产地信息,并且可以有效、快速、无损和准确地鉴定宝石的类别--天然宝石、人工合成宝石和优化处理宝石.（1）拉曼光谱在宝石包裹体研究中的应用拉曼光谱可以用于宝石包裹体化学成分的定性、定量检测,利用拉曼光谱技术研究矿物内的包裹体特征,可以获得有关宝石矿物的成因及产地的信息.（2）拉曼光谱在宝石鉴定中的应用拉曼光谱测试的微区可达1-2um,在宝石鉴定中具有明显的优势,能够探测宝石极其微小的杂质、显微内含物和人工掺杂物,且能满足宝石鉴定所必须的无损、快速的要求.另外,拉曼显微镜的共聚焦设计(confoal)可以实现在不破坏样品的情况下对样品进行不同深度的探测而同时完全排除其他深度样品的干扰信息,从而获得不同深度样品的真实信息,这在分析多层材料时相当有用.共焦显微拉曼光谱技术有很好的空间分辨率,从而可以获得界面过程中物种分子变化情况、相应的物种分布、物种分子在界面不同区域的吸附取向等
拉曼光谱仪的基本原理是什么
当一束频率为v0的单色光照射到样品上后，分子可以使入射光发生散射。大部分光只是改变方向发生散射，而光的频率仍与激发光的频率相同，这种散射称为瑞利散射；约占总散射光强度的 10-6～10-10的散射，不仅改变了光的传播方向，而且散射光的频率也改变了，不同于激发光的频率，称为拉曼散射。拉曼散射中频率减少的称为斯托克斯散射，频率增加的散射称为反斯托克斯散射，斯托克斯散射通常要比反斯托克斯散射强得多，拉曼光谱仪通常测定的大多是斯托克斯散射，也统称为拉曼散射。 散射光与入射光之间的频率差v称为拉曼位移，拉曼位移与入射光频率无关，它只与散射分子本身的结构有关。拉曼散射是由于分子极化率的改变而产生的。拉曼位移取决于分子振动能及的变化，不同化学键或基团有特征的分子振动，ΔE反映了指定能级的变化，因此与之对应的拉曼位移也是特征的。这是拉曼光谱可以作为分子结构定性分析的依据。
拉曼光谱仪原理及应用
拉曼光谱仪原理及应用：
拉曼光谱分析法是基于印度科学家C.V.拉曼(Raman)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。
分子运动包括整体的平动、转动、振动及电子的运动。分子总能量可近似为这些运动的能量之和，分别是分子的平动能、振动能、转动能和电子运动能。除平动能外，其余三项都是量子化的，统称分子内部运动能。
分子光谱产生于分子内部运动状态的改变。分子有不同的电子能级，每个电子能级又有不同的振动能级。而每个振动能级又有不同的转动能级。一定波长的电磁波作用于分子，引起分子相应能级的跃迁，产生分子吸收光谱。引起分子电子能级跃迁的光谱称电子吸收光谱，其波长位于紫外-可见光区，故称紫外-可见光谱。
电子能级跃迁伴有振动能级和转动能级的跃迁，引起分子振动能级跃迁的光谱称振动光谱，振动能级跃迁的同时伴有转动能级的跃迁。红外吸收和拉曼散射光谱是分子的振动-转动光谱。用远红外光波照射分子时，只会引起分子中转动能级的跃迁，得到纯转动光谱。近红外区伴随的是X-H或多键振动的倍频和合频。
拉曼散射。
拉曼散射是分子对光子的一种非弹性散射效应。当用一定频率的激发光照射分子时，一部分散射光的频率和入射光的频率相等。这种散射是分子对光子的一种弹性散射。只有分子和光子间的碰撞为弹性碰撞，没有能量交换时，才会出现这种散射。
该散射称为瑞利散射。还有一部分散射光的频率和激发光的频率不等，这种散射成为拉曼散射。Raman散射的几率极小，最强的Raman散射也仅占整个散射光的千分之几，而最弱的甚至小于万分之一。
拉曼光谱仪的应用领域很广，如化学实验室、生物和医学领域等等，有了它我们可以更加准确判断研究物质的成分。为了更好的使用便携式拉曼光谱仪，下面一起来了解一下便携式拉曼光谱仪具体适用于那些领域。
拉曼光谱仪是测什么的它的原理是什么
有些企业朋友在采购光谱分析仪时，想了解下其光谱分析仪原理，便于后期采购使用。这样在采购时就知道哪些地方需要注意。其实光谱仪原理非常简单。
光谱分析仪是一种利用不同的金属会拥有不同的折射光，当激发后金属反馈的折射光，经过内部核心装置光栅进行光线处理，再经过内部的传感器对光线进行处理，最后将得到的数据通过电脑软件显示给操作人员。这就是光谱原理的大致过程。
由以上检测的原理可知，无论进行分光的光栅，还是对光线感光检测处理的传感器，对于光谱分析仪来说都是非常重要的核心部件，所以企业在采购光谱分析仪时，需要格外关注这两个部件的质量如何，这样采购的光谱仪质量才会更好。
拉曼光谱
一、拉曼光谱的基本原理
用单色光照射透明样品时，光的绝大部分沿着入射光的方向透过，一部分被吸收，还有一部分被散射。用光谱仪测定散射光的光谱，发现有两种不同的散射现象，一种叫瑞利散射，另一种叫拉曼散射。
1.瑞利散射
散射是光子与物质分子相互碰撞的结果。如果光子与样品分子发生弹性碰撞，即光子与分子之间没有能量交换，则光子的能量保持不变，散射光的频率与入射光的频率相等，只是光子的传播方向发生改变，这种散射是弹性散射。
2.拉曼散射
图13-6-1 拉曼散射和瑞利散射示意图
当光子与分子发生非弹性碰撞时，光子与分子之间发生能量交换，光子就把一部分能量给予分子，或从分子获得一部分能量，光子的能量就会减少或增加。在瑞利散射线的两侧可观察到一系列低于或高于入射光频率的散射线，这就是拉曼散射。图13-6-1给出了拉曼散射和瑞利散射的示意图。
理论与实践证明，拉曼散射散射光频率与入射光频率(v)之差等于分子某一简正振动频率vi，即散射光频率v′=v±vi，若入射光为一单色光(光源为激光)，则在散射光谱中，v-vi的拉曼谱线叫做斯托克斯线，v+vi的拉曼谱线叫做反斯托克斯线。斯托克斯线和反斯托克斯线的跃迁几率是相等的，但是，在正常情况下，分子大多处于基态，所以斯托克斯线比反斯托克斯线强得多，拉曼光谱分析多采用斯托克斯线。
拉曼光谱属于分子振动谱，它与红外光谱是互相补充的姊妹谱，所不同的是它能够提供比红外光谱更多的信息。此外，在红外光谱中，某种振动类型是否具有红外活性，取决于振动时偶极矩是否发生变化，而拉曼活性，则取决于振动时极化率是否发生变化。
二、拉曼光谱仪
现代拉曼光谱仪有三大类，第一类是拉曼摄谱仪，具有很高的分辨率；第二类是通用的拉曼光谱仪，具有中等的分辨率；第三类称之为拉曼探针，由拉曼光谱仪与显微镜组装成的显微拉曼探针，如图13-6-2。
图13-6-2 显微拉曼光谱仪系统示意图
它不仅兼有光谱仪和摄谱仪两种功能，而且充分发挥了激光光源高方向性、高强度、高单色性的特点，创造了独一无二的分子探针技术—以分子振动-转动拉曼散射谱为理论依据。可用于鉴别样品的微颗粒、微区域、微结构中分子的种类和相对数量。空间分辨本领达1μm的拉曼本征峰。
图13-6-4 立方氧化锆表面镀金刚石膜的拉曼光谱图
图13-6-5 在蓝宝石中锆石包裹体(上)的拉曼光谱
3.原位深度分析
拉曼光谱可以对物质体系进行一定深度范围内的分析，它适用于宝石矿物内部的气、液和固相包裹体的物相分析。如图13-6-5(上)拉曼光谱特征，显示了蓝宝石内部的包裹体是锆石。这是其他测试方法无法替代的。
4.定向分析与偏振分析
拉曼光谱的入射电磁辐射经过偏振后，可以对物质体系进行偏振分析。如图13-6-3碳化硅的偏振拉曼光谱。
激光共焦拉曼光谱仪的原理
激光共焦拉曼光谱是用来分析物质组分﹑结构等的一种有效光谱分析手段，其原理是入射激光会引起分子（或晶格）产生振动而损失（或获得）部分能量，致使散射光频率发生变化对散射光的分析，即拉曼光谱分析，可以探知分子的组分，结构及相对含量等，因此被广泛成为分子探针技术。该仪器是在1960后产生的，他的光源采用激光，这样增加了拉曼信号的强度，增强了信号的的强度，使拉曼光谱扩大了适用范围。目前拉曼光谱已成为现代材料结构分析的基本技术手段。
拉曼光谱仪测什么
1、拉曼光谱的基本原理当频率为V0的单色光照射在样品上时，分子(或原子)可以散射或反射入射光。大部分光只是改变了方向，发生了散射，但光的频率仍然与激发光的频率相同(即V0)。这种散射称为瑞利散射(，约占99%；约占总散射光强度10E-6~10E-10的散射，不仅改变了光的传播方向，而且改变了散射光的频率，与激发光的频率不同，称为拉曼散射。在拉曼散射中，频率降低，即V1V0的散射称为反斯托克斯散射，通常比反斯托克斯散射强得多。拉曼光谱仪通常主要测量斯托克斯散射，也称为拉曼散射。拉曼光谱可用于分子结构的定性分析。入射到样品上的激光产生散射光:散射光为弹性散射，频率不变为瑞利散射；散射光为非弹性散射，频率变为拉曼散射。如图:瑞利散射(左):弹性碰撞；没有能量交换，只有改变方向；拉曼散射(右):非弹性碰撞；方向改变，有能量交换其中E0是基态，E1是振动激发态；E0+hν0，E1+hν0激发虚态；获得能量后，它过渡到受激虚态。2、拉曼光谱仪的组成和用途散射光相对于入射光的频移和散射光的强度形成的光谱称为拉曼光谱。拉曼光谱仪一般由五部分组成:光源、外光路、色散系统和信息处理与显示系统。那么拉曼光谱仪能测什么呢？使用拉曼光谱仪首先要有一个激发波长，通常是固定的，比如785nm，532nm，1064nm等等。其次，要有接收者。因为拉曼散射信号没有方向性，所以要使用积分球、准直透镜等采样附件。拉曼光谱因其高分辨率可广泛应用于有机、无机和生物样品的应用分析。3、拉曼光谱仪的光谱图提供了丰富的物质信息，拉曼谱线数目、拉曼位移、谱线强度等参数提供了有关散射分子和晶体结构的信息，可以揭示原子的空间排列和相互作用。
拉曼光谱原理
拉曼光谱是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。
光谱分析主要有分析物质振动和转动能级的红外光谱、分析物质能级跃迁的紫外光谱。而拉曼光谱主要分析分子和光相互作用的散射光的频率。
当分子收到入射光照射时，激发光与分子的作用，引起的极化作用可看为虚的吸收。表述为电子跃迁到虚态。虚态能级上的电子跃迁到下能级而发光，就是散射光。
拉曼光谱可以捕捉到有机化合物的结构信息，鉴别官能团。并且相比红外分析来说拉曼分析允许水作为溶剂。光谱范围也更大，而且还能直接测定固体样品，不需要研磨压片之类的。
