拉曼光谱实验技术冯光新

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1、拉曼光谱实验技术制药09班冯光新2021/7/61拉曼光谱实验技术一、概述二、原理三、仪器四、发展五、应用2021/7/62一、概述拉曼光谱得名于印度物理学家拉曼(Raman)。1928年，拉曼首先从实验观察到单色的入射光投射到物质中后产生的散射，通过对散射光进行谱分析，首先发现散射光除了含有与入射光相同频率的光外，还包含有与入射光频率不同的光。以后人们将这种散射光与入射光频率不同的现象称为拉曼散射。拉曼因此获得诺贝尔奖。2021/7/63当一束入射光通过样品时，在各个方向上都发生散射。拉曼光谱仪收集和检测与入射光成直角的

2、散射光。由于收集和检测的散射光强度非常低，因此拉曼光谱的应用和发展受到很大限制。六十年代激光开始广泛应用，拉曼光谱仪以激光作光源，光的单色性和强度都大大提高，拉曼散射仪的信号强度因而大大提高，拉曼光谱技术得以迅速发展，应用领域遍及物理，材料，化学，生物等学科，并已成为光谱学的一个分支拉曼光谱学。2021/7/64二、原理拉曼光谱为散射光谱，1928年，C.V.拉曼实验发现，当光透过透明介质被分子散射的光发生频率变化，这一现象被称为拉曼散射。在透明介质的散射光谱中，频率与入射光频率υ0相同的成分称为瑞利散射(Rayleig

3、hscattering)；频率对称分布在υ0两侧或υ0±υ1即为拉曼光谱，其中频率较小的成分又称为斯托克斯线（Stockslines)，频率较大的成分又被称为反斯托克斯线（Anti-Stockslines）。因为斯托克斯线的强度远远强于反斯托克斯线，所以拉曼光谱仪一般记录斯托克斯线。2021/7/65原理图样品池透过光λ不变瑞利散射λ不变拉曼散射λ变λ增大λ减小2021/7/660123e电子基态振动能级eeRayleigh散射eeeRaman散射Stocks线Anti-Stocks线温度升高概率大！2021/7/67CC

4、l4的拉曼光谱Stockslinesanti-StockeslinesRayleighscatteringΔν/cm-12021/7/68CCl4的拉曼光谱便携式仪器实测图仅测出Stocks线2021/7/69三、仪器1.仪器结构与原理反射透镜收集透镜2021/7/610激光器2.仪器最常用Ar＋激光器488.0/514.5nm频率高，拉曼光强大试样室发射透镜使激光聚焦在样品上收集透镜使拉曼光聚焦在双单色仪的入射狭缝双单色仪仪器心脏2个光栅，4个狭缝减少杂散收光2021/7/6113.T64000型拉曼光谱仪简介64000

5、系统是由ISA/JOBIN-YVON公司研制生产的能兼顾单、多道检测，设计新颖的新一代全电脑化的三级光谱系统，用于常规Raman光谱，变温等极端物理条件下的Raman光谱，显微Raman光谱和发射光谱的测量。它可以取得样品表面1um尺寸上的Raman信号。系统内有多个平面反透镜和狭缝。2021/7/612通过不同反射镜和狭缝的组合，T64000可以作为单级、双级和三级色散不同的光谱仪使用。系统装备的CCD探测器可以使得光谱探测的效率大大提高。主要技术指标如下：1800条/mm全息光栅光谱范围：350-900nm；杂散光：1

6、0-14；重复性：±0.1cm-1；精度：0.01%；600条/mm全息光栅闪烁在1.5mm，光谱范围：800nm-2.5mm；极低噪声的CCD探测器光谱范围：400-1000nm；显微入射系统配有×100，×50（长焦距），×50，×10物镜。2021/7/613下图是T64000型光谱仪的内光路示意图2021/7/614T64000型光谱仪的外观图2021/7/615曼散射技术的发展拉曼光谱仪经历了从色散型拉曼光谱仪开始，发展到傅立叶变换拉曼光谱仪（抑制荧光效应强，测量快速），共振拉曼光谱仪（增强散射截面，抑制荧光），

7、紫外拉曼光谱仪（紫外光的穿透深度浅，特别适合探测获得表面信息），小型拉曼光谱仪（能耗小，效率高，适合长时间工作）。2021/7/616四、发展★近红外-傅立叶变换拉曼光谱（NIR-FTRaman）★激光共振拉曼光谱(RRS)★表面增强拉曼光谱（SERS）★显微拉曼光谱★共焦显微拉曼光谱2021/7/617拉曼光谱与红外光谱的关系同同属分子振(转)动光谱异：红外分子对红外光的吸收强度由分子偶极距决定异：拉曼分子对激光的散射强度由分子极化率决定红外：适用于研究不同原子的极性键振动－OH,－C＝O，－C－X拉曼：适用于研究同原子

8、的非极性键振动－N－N－,－C－C－互补2021/7/618拉曼光谱与红外光谱的关系O=C=O对称伸缩O=C=O反对称伸缩偶极距不变无红外活性极化率变有拉曼活性极化率不变无拉曼活性偶极距变有红外活性2021/7/619五、应用激光拉曼光谱之所以一开始就受到重视，因为它与红外光谱有着相同的波长范围，操作比