拉曼光谱简介

RamanSpectraContents背景简介基本原理发展应用激光拉曼表面增强拉曼背景简介1923年德国的Smeka理论上预言了光的非弹性散射。1926年印度物理学家Raman在论文中开始并没有肯定这种散射是非弹性的，以后的许多次实验最终证明了这种散射的非弹性,他将这种效应称为“一种新辐射”。1930年42岁的Raman为此获得了诺贝尔物理学奖，这是亚洲人获得的第一个诺贝尔科学奖。基本原理瑞利散射拉曼散射基本原理基本原理经典电磁理论：斯托克斯线Δν=ν0-（ν0-νk）=νk，反斯托克斯线Δν=ν0-（ν0+νk）=-νk其数值相等，符号相反，说明拉曼谱线对称地分布在瑞利线的两侧式中Ias为反斯托克斯线强度，Is为斯托克斯线强度。通常ν0>>νk，则反斯托克斯线强度和斯托克斯线强度相当，与实验结果不符。基本原理量子理论基本原理基本原理红外活性：如果某一简正振动对应的分子偶极矩变化不为零，即则是红外活性的；反之，是红外非活性的。拉曼活性：如果某一简正振动对应于分子的极化率变化不为零，即则是拉曼活性的，反之，是拉曼非活性的。基本原理互不相容原理：具有对称中心的分子：红外活性的振动模，拉曼非活性拉曼活性的振动模，红外非活性红外+拉曼→全部振动谱同核双原子分子：红外非活性拉曼活性非极性晶体：红外非活性拉曼活性异核双原子分子：红外活性拉曼非活性极性晶体：红外活性拉曼具体分析基本原理发展应用1．分子结构的研究拉曼光谱是一种测量分子振动的光谱技术，拉曼频移的产生是基于分子振动。拉曼频移值与分子的振动能级相对应，而不同的振动能级起源于不同方式的振动。化合物中的结构基团都有其特征的振动频率，据此，可以直接鉴定化合物的结构基团，判断化学健的性质及其变化。在许多化合物的拉曼谱上有长的全对称振动泛频系列，可以利用来进行分子振动的非谐性研究。2.定量分析中的应用依据拉曼谱线的强度与入射光的强度和样品分子的浓度的正比例关系，可以利用拉曼谱线来进行定量分析。发展应用半导体材料聚合物碳材料地质学、矿物学、宝石鉴定生命科学医学化学物理法庭科学：违禁品检测、爆炸物研究、墨迹研究、子弹碎片等发展应用当时拉曼光谱在实验技术上有很多困难，例如拉曼散射光的强度只有原入射光强度的10-9-10-12，但与刚发展起来的红外光谱在实验技术上的困难相比，拉曼光谱仍不失为一种方便易行的测试方法。1946年前后，商品化的红外分光光度计问世，使红外光谱测试技术的方便程度大大超过了拉曼光谱，这种状态一直持续到50年代末期。60年代初期问世的激光技术给拉曼光谱带来了新的生机由于高分辨率，低杂色光的双联或三联光栅单色仪，以及高灵敏度的光电接收系统（光电倍增管和光子计数器）的应用，使拉曼光谱测量达到与红外光谱一样方便的水平和红外光谱相比，拉曼光谱有制样简单，水的干扰小，可做活体实验等优点。激光拉曼光谱相干拉曼散射效应：由强激光电场诱导的二次以上的高阶极化现象，散射光具有良好的方向性与相干性，故称为相干拉曼散射．信号强度大，可比自发拉曼散射光的强度提高109量级。用相干拉曼散射进行光谱测量，发现了一些用自发拉受散射无法发现的光谱信息。Raman散射可分为：

自发Raman散射和相干Raman散射自发拉曼散射效应：一阶线性极化效应，产生的散射光强度较弱表面增强拉曼光谱1974年，Fleischmann观测到粗糙的银电极表面吡啶分子的高强度拉曼散射信号。后来经分析，拉曼散射强度增大了106倍。SERS具有金属选择性。出现SERS现象的金属材料只有少数几种。分别是币族金属金，银，铜；碱性金属锂，钠，钾；部分过渡金属铁，钴，镍；SERS要求金属表面有一定粗糙度。不同金属出现最大SERS效应的粗糙度不一样。拉曼干扰消除荧光干扰：由于拉曼散射光极弱，所以一旦样品或杂质产生荧光，拉曼光谱就会被