拉曼光谱简介及原理

1激光拉曼光谱21.概述2.方法原理3.仪器结构与原理4.发展31.概述散射光谱分子振动与转动与红外光谱类似－吸收光谱1用于结构分析C.V.Roman，theIndianphysicist1930NobelPrize4拉曼散射效应的进展：拉曼散射效应是印度物理学家拉曼（C.V.Raman）于1928年首次发现的，本人也因此荣获1930年的诺贝尔物理学奖。1928~1940年，受到广泛的重视，曾是研究分子结构的主要手段。这是因为可见光分光技术和照相感光技术已经发展起来的缘故；1940~1960年，拉曼光谱的地位一落千丈。主要是因为拉曼效应太弱（约为入射光强的10-6），并要求被测样品的体积必须足够大、无色、无尘埃、无荧光等等。所以到40年代中期，红外技术的进步和商品化更使拉曼光谱的应用一度衰落；1960年以后，激光技术的发展使拉曼技术得以复兴。由于激光束的高亮度、方向性和偏振性等优点，成为拉曼光谱的理想光源。随探测技术的改进和对被测样品要求的降低，目前在物理、化学、医药、工业等各个领域拉曼光谱得到了广泛的应用，越来越受研究者的重视。52.1瑞利散射与拉曼散射光线通过试样，透射仍为主体波长远小于粒径，小部分散射散射：仅改变方向，波长不变。弹性碰撞无能量交换瑞利散射λ不变垂直方向观测，原波长两侧还有散射光非弹性碰撞，有能量交换，波长有变化拉曼散射λ变2.方法原理6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7CCl4的拉曼光谱Stockslinesanti-StockeslinesRayleighscatteringΔν/cm-182.2方法原理Stocks(斯托克斯)线：能量减少，波长(数)变长(小)Anti－Stocks线：能量增加，波长(数)变短(大)受激虚态不稳定，很快(10-8s)跃回基态大部分能量不变，小部分产生位移。室温时处于基态振动能级的分子很少，Anti-stocke线也远少于stocks线。温度升高，反斯托克斯线增加。92.2拉曼频移（Ramanshift）Δν=|ν0–νs|,即散射光频率与激发光频之差。Δv取决于分子振动能级的改变，所以他是特征的。适用于分子结构分析与入射光波长无关102.3拉曼光谱与分子极化率的关系诱导偶极矩与外电场的强度之比为分子极化率分子中两原子距离最大时，α也最大拉曼散射强度与极化率成正比例关系分子在静电场E中，极化感应偶极距pp＝αEα为极化率113.仪器结构与原理12单色仪光电倍增管高压电源光子计数器驱动电路计算机显示器样品激光器凹面镜13光子计数器的组成1415激光器40MW半导体激光器532nm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单色仪的入射狭缝单色仪仪器心脏1个光栅，2个狭缝减少杂散收光164.1共振拉曼光谱RRS4发展激发频率等于或接近电子吸收带频率时共振拉曼强度增万至百万倍，高灵敏度，宜定量共振，高选择性可调染料激光器4.2表面增强拉曼光谱SERS试样吸附在金属表面上，增103～106表面与共振联用检测限10－9～1012mol/L17仪器使用中的注意事项1.保证使用环境：具备暗室条件；无强震动源、无强电磁干扰；不可受阳光直射。2.光学器件表面有灰尘，不允许接触擦拭，可用气球小心吹掉。3.实验结束，首先取出样品，关断电源。4.注意激光器电源开、关机的顺序正好相反。