漫谈拉曼光谱

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1、漫谈拉曼光谱VibrationalStates振动能级iGroundState基级VirtualState虚能级RealStates真实能级MidIRStokesRamanRayleighAnti-StokesRamanFluorescence红外斯托克斯拉曼瑞利散射反斯托克斯拉曼荧光拉曼测量的原理光散射-瑞利散射散射光中，弹性(瑞利)散射占主导前…后…散射光与入射光有相同的频率入射光分子分子散射光excitationemission光散射-拉曼散射光中的1010光子之一是非弹性散射（拉曼）前…后…光损失能量，使分子振动入射光分子excitation分子

2、振动散射光excit.-vib.emission拉曼光谱的优点和特点对样品无接触，无损伤；样品无需制备；快速分析，鉴别各种材料的特性与结构；能适合黑色和含水样品；高、低温及高压条件下测量；光谱成像快速、简便，分辨率高；仪器稳固，体积适中，维护成本低，使用简单。Highspatialresolution:高空间分辨率(对包裹体,金刚石压砧中的样品等尤其有用)Non-destructiveanalysis:无损分析Almostnosamplepreparation:几乎不用样品制备Verysmallamountofsample:微所须样品量少Character

3、isticvibrationalspectrum:指纹性振动谱为何使用显微拉曼InformationobtainedfromRamanspectroscopy拉曼光谱的信息characteristicRamanfrequencies拉曼频率的确认compositionofmaterial物质的组成e.g.MoS2,MoO3changesinfrequencyofRamanpeak拉曼峰位的变化stress/strainState张力/应力e.g.Si10cm-1shiftper%strainpolarizationofRamanpeak拉曼偏振crystals

4、ymmetryandorientation晶体对称性和取向e.g.orientationofCVDdiamondgrainswidthofRamanpeak拉曼峰宽qualityofcrystal晶体质量e.g.amountofplasticdeformationintensityofRamanpeak拉曼峰强度amountofmaterial物质总量e.g.thicknessoftransparentcoatingparallelperpendicular拉曼光谱的特点和主要困难拉曼散射信号弱（比荧光光谱平均小2－3数量级）。激光激发强。拉曼信号频率离激光频

5、率很近。激光瑞利散射比拉曼信号强1010－1014，对拉曼信号干扰很大。拉曼光谱仪器的设计，必须能排除瑞利散射光，并具有高灵敏度（体现在弱信号检测的高信噪比），才能有效地收集拉曼谱。Renishaw拉曼光谱仪的优势:优势1.高灵敏度：灵敏度远高于其它同类拉曼谱仪检验标准：硅三阶峰（约在1440cm-1）的信噪比≧10:1，检测条件为：激光输出功率20mW，波长514.5nm，狭缝宽度50微米，曝光时间60秒，累加次数5次，binning为1或2，光栅为1800刻线。显微镜头为X50常规镜头。高灵敏度在RenishawinVia拉曼光谱仪上测得的硅的三阶与四阶声

6、子模的拉曼峰。高灵敏度显微镜样品双瑞利滤光片狭缝光栅扩束器激光CCD检测器高灵敏度雷尼绍拉曼光谱仪光路结构示意图优势2.高稳定性、高重复性稳定性、重复性标志一台仪器的质量-保证了数据的可靠性及重复性-是检测光谱微小变化的关键性能，如材料的应力、应变引起的波数位移高稳定性、重复性高稳定性、高重复性雷尼绍拉曼光谱仪的传动部件使用了世界领先的RG2线形和圆形编码器，克服了机械间隙。能够给光谱仪带来空间与光谱的高稳定性高重复性高精度与高准确度高稳定性、高重复性带编码器控制的自动平台重复性:±0.2µm，较无编码器控制的自动平台提高了10倍步长:0.1µm(x-andy

7、-axes)1µm(z-axis)高稳定性、高重复性圆形编码器控制的光栅转动台技术直接测量转动角度，同时编码器精密伺服控制其转动，而非采用计量马达转过多少圈的办法确保光栅转动的精确性和重复性。*gratingandwavelengthdependent高重复性、高稳定性光栅转动重复性实验14220cm-114430cm-114885cm-114971cm-1Thiserrorplotshowthatduringnormalworkingdayalltheerrorstrackandthetypicalerrorsarelessthan0.05cm-1DFre

8、quencycm-1光栅转动重复性实验