拉曼光谱(Raman spectra)
时间:20/04/01

拉曼光谱(Raman spectra),是一种散射光谱。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。最常用的红外及拉曼光谱区域波长是2.5~25μm。(中红外区)


一、分子能级与分子光谱

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。分子光谱产生于分子内部运动状态的改变。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。


二、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,会发生弹性散射和非弹性散射,弹性散射指的是和入射光频率相等的散射光,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。非弹性散射的散射光有着比激发光波长长和短的部分,这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。拉曼散射谱线的波数虽然随着入射光的波数而不同,但是对于同一样品,同一拉曼谱线的位移与入射光的波长无关,只和样品的振动和转动能及有关。

  

三、激光拉曼的组成

激光拉曼光谱仪主要包括光源、外光路系统、单色系统和探测记录系统四大部分。下图为激光拉曼光谱示意图:

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(1)光源

  常用于线性拉曼光谱的光源有氩、氪等激光器以及可调染料激光器。

(2)外光路系统

外光路系统的作用是得到最佳照明,最大限度的收集拉曼散射光。

(3)单色器

单色器就是分光系统,它是拉曼光谱仪的核心部分,主要作用是把拉曼散射光分光并减弱杂散光。

(4)探测系统

激光拉曼光谱仪的探测为光电倍增管。用不同波长激发,拉曼散射谱线落在不同的光谱区,因此应该选取合适的光电倍增管,以保证在整个拉曼光谱范围内谱带强度的真实性。


四、拉曼光谱技术优越性

提供快速简单、可重复、且最重要的是无损的定性定量分析。是研究水溶液中的生物样品和化合物的理想工具;同时,由于拉曼可以覆盖50-4000波数的区间,这一有利条件可以对有机物以及无机物进行分析。


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