最新拉曼光谱分析课件PPT.ppt

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1、拉曼光谱分析二硫化碳的振动及其极化度的变化激光拉曼散射光谱法拉曼光谱与分子极化率的关系拉曼散射光谱的基本概念拉曼散射：拉曼光谱为散射光谱。当一束频率为0的入射光照射到气体、液体或透明晶体样品上时，绝大部分可以透过，大约有0.1％的入射光与样品分子之间发生非弹性碰撞，即在碰撞时有能量交换，这种光散射称为拉曼散射；瑞利散射：若入射光与样品分子之间发生弹性碰撞，即两者之间没有能量交换，这种光散射，称为瑞利散射。斯托克斯(Stokes)线：在拉曼散射中，若光子把一部分能量给样品分子，得到的散射光能量减少，在垂直方向测

2、量到的散射光中，可以检测频率为(0–E/h)的线，称为斯托克斯(Stokes)线，如图6-33所示。反斯托克斯线：在拉曼散射中，若光子从样品分子中获得能量，在大于入射光频率处接收到散射光线，则称为反斯托克斯线。拉曼散射光谱的基本概念红外吸收要服从一定的选择定则，即分子振动时只有伴随分子偶极矩发生变化的振动才能产生红外吸收。同样，在拉曼光谱中，分子振动要产生位移也要服从一定的选择定则，也就是说只有伴随分子极化度α发生变化的分子振动模式才能具有拉曼活性，产生拉曼散射。极化度是指分子在电场的作用下，分子中电子云变

3、形的难易程度，因此只有分子极化度发生变化的振动才能与入射光的电场E相互作用，产生诱导偶极矩:：(6-16)与红外吸收光谱相似，拉曼散射谱线的强度与诱导偶极矩成正比。拉曼散射光谱的基本概念在多数的吸收光谱中，只具有二个基本参数(频率和强度)，但在激光拉曼光谱中还有一个重要的参数即退偏振比(也可称为去偏振度)。由于激光是线偏振光，而大多数的有机分子是各向异性的，在不同方向上的分子被入射光电场极化程度是不同的。在红外中只有单晶和取向的高聚物才能测量出偏振，而在激光拉曼光谱中，完全自由取向的分子所散射的光也可能是偏振

4、的，因此一般在拉曼光谱中用退偏振比(或称去偏振度)表征分子对称性振动模式的高低。(6-17)式中I⊥和I//——分别代表与激光电矢量相垂直和相平行的谱线的强度。＜3/4的谱带称为偏振谱带，表示分子有较高的对称振动模式；=3/4的谱带称为退偏振谱带，表示分子的对称振动模式较低，即分子是不对称的。激光拉曼散射光谱法激光拉曼光谱红外光谱拉曼效应产生于入射光子与分子振动能级的能量交换.红外光谱是入射光子引起分子中成键原子振动能级的跃迁而产生的光谱。拉曼频率位移的程度正好相当于红外吸收频率。因此红外测量能够得到

5、的信息同样也出现在拉曼光谱中.互补红外光谱解析中的定性三要素(即吸收频率、强度和峰形)对拉曼光谱解析也适用。但拉曼光谱中还有退偏振比。红外光谱分析中的定性三要素（吸收频率、强度和峰形非极性官能团的拉曼散射谱带较为强烈，因为非极性对称分子价电子振动时偶极矩变化较小，例如，许多情况下C=C伸缩振动的拉曼谱带比相应的红外谱带较为强烈.极性官能团的红外谱带较为强烈,C=O的伸缩振动的红外谱带比相应的拉曼谱带更为显著。而碳链的振动用拉曼光谱表征更为方便对于链状聚合物来说，碳链上的取代基用红外光谱较易检测出来激光拉曼光谱

6、与红外光谱比较激光拉曼散射光谱法激光拉曼光谱与红外光谱比较红外与拉曼光谱在研究聚合物时的区别可以聚乙烯为例加以说明（图6-34）。聚乙烯分子中具有对称中心，红外与拉曼光谱呈现完全不同的振动模式。在红外光谱中，CH2振动为最显著的谱带。而拉曼光谱中，C-C振动有明显的吸收。图6-34线型聚乙烯的红外(a)及拉曼(b)光谱激光拉曼光谱与红外光谱比较与FTIR相比，Raman具有如下优点：(1)拉曼光谱是一个散射过程，因而任何尺寸、形状、透明度的样品，只要能被激光照射到，就可直接用来测量。由于激光束的直径较小，且可进

7、一步聚焦，因而极微量样品都可测量。(2)水是极性很强的分子，因而其红外吸收非常强烈。但水的拉曼散射却极微弱，因而水溶液样品可直接进行测量，这对生物大分子的研究非常有利。此外，玻璃的拉曼散射也较弱，因而玻璃可作为理想的窗口材料，例如液体或粉末固体样品可放于玻璃毛细管中测量。(3)对于聚合物及其他分子，拉曼散射的选择定则的限制较小，因而可得到更为丰富的谱带。S-S，C-C，C=C，N=N等红外较弱的官能团，在拉曼光谱中信号较为强烈。激光拉曼散射光谱法试验设备和实验技术激光拉曼光谱仪激光光源样品室单色器检测记录系统计

8、算机激光拉曼散射光谱法试验设备和实验技术1.激光光源激光是原子或分子受激辐射产生的。激光和普通光源相比，具有以下几个突出的优点：(1)具有极好的单色性。激光是一种单色光，如氦氖激光器发出的6328Å的红色光，频率宽度只有910-2Hz。(2)具有极好的方向性。激光几乎是一束平行光，例如，红宝石激光器发射的光束，其发射角只有3分多。激光是非常强的光源。由于激光的方向性好，所以能量能集中