拉曼光谱简介及原理

1 激光拉曼光谱 2 1 概述 2 方法原理 3 仪器结构与原理 4 发展 3 1 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 theIndianphysicist1930NobelPrize 4 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 5 2 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 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 变 2 方法原理 6 样品池 7 CCl4的拉曼光谱 Stockslines anti Stockeslines Rayleighscattering cm 1 8 2 2方法原理 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 9 2 2拉曼频移 Ramanshift 0 s 即散射光频率与激发光频之差 v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 10 2 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 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p p E 为极化率 11 3 仪器结构与原理 12 13 光子计数器的组成 14 15 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 16 4 1共振拉曼光谱RRS 4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 L 17 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