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激光拉曼散射光谱知识.pptx

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拉曼光谱原理和特点 ppt课件

拉曼光谱原理和特点 ppt课件

• 散射光中的1010光子之一是非弹性散射（拉曼）
• 前…
后…
入射光
分子
• 光损失能量，使分子振动
Slide 4
PPT课件
分子振动
散射光
emission
excitation excit.-vib.
拉曼光谱的优点和特点
对样品无接触，无损伤； 样品无需制备； 快速分析，鉴别各种材料的特性与结构； 能适合黑色和含水样品； 高、低温及高压条件下测量； 光谱成像快速、简便，分辨率高； 仪器稳固，体积适中， 维护成本低，使用简单。
2500
N2
2000
1500
1000
500
1500
2000
2500
3000
3500
CO2
CH4
6000
4000
quartz
3000
H2O
2000 1087
1000
1164 1387 1280
1640
2331
1500
2000
2500
3000
3500
1087 1164
1287 1390
2328 2609 2914 3399 3639
Characteristic vibrational spectrum: 指纹性振动谱
Slide 6
PPT课件
Information obtained from Raman spectroscopy 拉曼光谱的信息
Slide 7
PPT课件
characteristic Raman
frequencies
拉曼频率的确认
changes in frequency of Raman peak

激光拉曼光谱分析ppt课件

激光拉曼光谱分析ppt课件
12
2 拉曼效应（10）
拉曼散射的多个不同的波数
13
2 拉曼效应（11）
拉曼散射的多个不同的波数
14
3 拉曼光谱仪（1）
1）激光光源：氩离子激光器，激光波长 514.5nm（绿光）, 氦氖激光器，激光波长 488.0nm（紫光）。
激光的特点：偏振光，强度大，可聚集成很 细的一束。 照射在样品上的一个点（1微米区域），因 此把激光拉曼光谱又称之外激光拉曼微探 针：Laser Raman Microscopy （LRM）
20
5 红外与拉曼比较（1)
1 都是研究分子结构（化学键）的分子振动、 转动光谱。 2 红外光谱是吸收光谱，拉曼是发射光谱 3 拉曼的频谱范围宽 10－4500cm－1，红外
的窄 200－4000cm －1 。
21
5 红外与拉曼比较（2)
4 拉曼的激发波长可以是可见光区的任一 激发源，因此其色散系统比较简单，（可 见光区），而红外的辐射源和接收系统必 须放在专门封闭的装置内。
李子 坡
20907011024
1
激光拉曼光谱
1 概述 2 拉曼效应 3 拉曼光谱仪 4 拉曼光谱图 5 红外与拉曼比较
2
Hale Waihona Puke 概述1800年，英国科学家W. Herschel 在 测色温时(即波长越长，所具有的温 度越高)，发现了红外光，Infra－Red。
由于存在红外非活性的问题，因此 人们又继续研究探索，在1928年的时 候，由印度科学家V. C. Raman发现了 拉曼效应，并获得1930年度Nobel物 理奖。
15
3 拉曼光谱仪（2）
2）仪器原理
16
4 拉曼光谱图（1）
17
4 拉曼光谱图（2）

拉曼散射课件

拉曼散射课件
第四章
拉曼（Raman）散射光谱
1
一 、什么是拉曼散射光谱 1. 入射光子与分子之间的相互作用 透过（吸收）：大约占入射光子的99.9%
散射: 大约占入射光子的0.1%
2
Rayligh散射(弹性碰撞）
散射
拉曼散射(散射光子与分子之间发生能量交换)
约占全部散射光的0.1%
3
2. 拉曼散射光谱定义 散射后,散射光的频率不等于入射光能量vo，而是等于vi， 该散射现象称为拉曼散射，据此原理所获光谱成为拉曼散 射光谱
拉曼散射强度与分子极化率成正比例关系 分子极化率大小可定性地用振动所通过的平衡位置两边电 子云形状差异的程度来估计
8
红外非活性 拉曼活性
红外活性 拉曼非活性
9
10
11
4
vo 与vi 的关系
5
动能级的变化
6
二、拉曼散射光谱
Stokes线：分子从光子处获得能量而跃迁至振动
激发态
拉曼光谱
反Stokes线：分子交出能量给光子并由振动激发 态回到基态
Stokes线的强度远大于反 Stokes线的强度
7
三、拉曼散射光谱与分子极化率的关系

第七章激光拉曼光谱技术课件

第七章激光拉曼光谱技术课件
Βιβλιοθήκη 拉曼光谱与红外光谱的关系同
同属分子振(转)动光谱
异 红：外红：外适用于分研子究对不同红原外子光的极的性吸键收振动 －O强H,度－由C分＝子O，偶－极C距－决X定
异 拉：曼拉：曼适用于分研子究对同原激子光的的非极散性射键振动 －N－强N度－由,分－子C－极C化－率决定
两者互补
2019/11/27
1.非极性或极性很小的基团振动有较强的拉曼谱带，而强极性基团振 动有较强的红外谱带。但有个别例外，如C≡N基团的光谱有很强的拉 曼谱带，通常在红外光谱中很弱。
ANTI-STOKES
0 -
Rayleigh
0
0 +
拉曼频移（Raman shift）
0 s
~ 1 - 1 l0 ls
即散射光频率与激发光频之差。 取决于分子振动能级的改变，所以他是 特征的。
与入射光波长无关
适用于分子结构分析
拉曼峰的频移与激发波长无关（改变激发波长）
拉曼光谱
红外光谱
光谱范围40-4000Cm-1
光谱范围400-4000Cm-1
水可作为溶剂
样品可盛于玻璃瓶，毛细管等容器 中直接测定
固体样品可直接测定
水不能作为溶剂 不能用玻璃容器测定 需要研磨制成 KBR 压片
红外光谱：基团； 拉曼光谱：分子骨架测定；
红外与拉曼谱图对比
4、拉曼信号强度与共振拉曼散射 拉曼散射光的强度与散射物质的性质有关。按照原子的偶 极辐射原理，分子的斯托克斯频率的感应偶极矩为μ（ωs）
• 1934年，拉曼和其他学者一起创建了印度科学院，并亲任 院长。1947年，又创建拉曼研究所。他在发展印度的科学 事业上立下了丰功伟绩
• 拉曼爱好音乐，也很爱鲜花异石。他研究金刚石的结构， 耗去了他所得奖金的大部分。晚年致力于对花卉进行光谱 分析。在他80寿辰时，出版了他的专集：《视觉生理学》。 拉曼喜爱玫瑰胜于一切，他拥有一座玫瑰花园。

(完整版)拉曼光谱-PPT(精)

(完整版)拉曼光谱-PPT(精)

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。
吴大猷先生
1935年在北大完成了第一篇关于拉曼散射 的论文‘四氯乙烯拉曼线的退极化’(《中 国化学学会会志》第四卷) ，也是该领域国 内的第一篇论文。
能量差： E=h(0 - )
h(0 - )
产生stokes线；强；基 态分子多；
E=h(0 + )
E1 V=1 E0 V=0
产生反stokes线；弱；
STOKES
Raman位移：
Raman散射光与入射光
频率差；
0 -
h0 h(0 + ) h
ANTI-STOKES
①红外活性振动 ⅰ永久偶极矩；极性基团； ⅱ瞬间偶极矩；非对称分子；
红外活性振动—伴有偶极矩变化的振动可以产生红外吸收谱带.
②拉曼活性振动 诱导偶极矩 = E 非极性基团，对称分子；
拉曼活性振动—伴随有极化率变化的振动。 对称分子： 对称振动→拉曼活性。 不对称振动→红外活性

激光拉曼光谱课件PPT

激光拉曼光谱课件PPT

9
Raman光谱的基本原理
激发虚态
h(0 - )
E1 + h0
h0
E0 + h0
h0 h0
E1
V=1
E0
V=0
Rayleigh散射
h0 + Raman散射 h
Rayleigh散射是光子与物质分子发生弹性碰撞，当在碰撞过程
中没有能量的交换，光子的频率不变，仅改变方向。也就是说，
当处于E0或E1的分子，受hv0入射光子激发跃迁到E0+h0，E1+h0 的激发虚态，由于其不稳定，马上又返回相应能级E0和E1能级，
把吸收的能量又以光子的形式释放出来an光谱的基本原理
激发虚态
h0
E1 E0
E1 + h0 E0 + h0
h0 h0 V=1 V=0
Rayleigh散射
h(0 - )
h0 + Raman散射h
而Raman散射是光子与物质分子产生非弹性碰撞，他 们之间产生能量的交换，光子不但发生了方向上的改变， 而且能量会减少或增加。如上图所示，受激到激发态的 分子不是按照相应得返回到受激前的能级，这就会使入 射频率与散射光频率不同，产生一个能量差。
2021/3/10
11
Raman光谱的基本原理
Raman散射
Raman散射的两种 跃迁能量差：
E1 + h0 E0 + h0
①当入射光子(hv0)把处 h(0 - )
于E0能级的分子激发到E0+
hv0能级，因这种能态不稳 定而跃回E1能级，其净结 果是分子获得了E1与E0的
E1 V=1 E0 V=0
光的散射现象
当一束单色光通过透明介质时，大部分光透过或反射而小部分 光会被样品在各个方向上散射，在透射和反射方向以外出现的光就 称散射光。

激光拉曼光谱-1解读68页PPT

激光拉曼光谱-1解读68页PPT
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
激光拉曼光谱-1解读
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——。——洛克

11第11章 激光拉曼光谱分析法PPT课件

11第11章 激光拉曼光谱分析法PPT课件
15
11.4 激光Raman光谱法的应用
• 11.4.1 定性分析
• Raman位移△ ~表征了分子中不同基团振动的特性，
因此，可以通过测定△ 对分~子进行定性和结构分 析。另外，还可通过退偏比ρ的测定确定分子的对 称性。 • 无机、有机、高分子等化合物的定性分析； • 生物大分子的构象变化及相互作用研究； • 各种材料（包括纳米材料、生物材料、金刚石）和 膜（包括半导体薄膜、生物膜）的Raman分析； • 矿物组成分析； • 宝石、文物、公安样品的无损鉴定等方面。 16
第11章 激光拉曼光谱分析法
• 光是电磁辐射，其作用于物质，光子与 物质分子发生碰撞时，产生散射光。
• 当物质颗粒尺寸等于或大于入射光波长， 产生丁达尔散射。
• 当物质颗粒尺寸小于入射光波长，产生 拉曼散射和瑞利散射。
• 弹性碰撞时 无能量交换，且不改变频 率，,仅改变运动方向，称瑞利散射；
• 非弹性碰撞不但改变方向，还有能量交 换和频率改变，称拉曼散射。
结束语
感谢参与本课程，也感激大家对我们工作的支 持与积极的参与。课程后会发放课程满意度评 估表，如果对我们课程或者工作有什么建议和
意见，也请写在上边
21
谢谢聆听
THANK YOU FOR LISTENING 演讲者：XX 时间：202X.XX.XX
22
• 若偏振器平行、垂直于激光方向时，散射光的强度分 别为I║、I，则两者之比称为退偏比，即P＝I/ I║。
• 退偏比与分子的极化率有关，若令为分子极化率中各 向同性部分，为各向异性部分，则
ρp＝45(α 3()β 2 +)42(⊥ β)2
• 对于球形对称振动来说，P为零，所产生的Raman散 射光为完全偏振光。对非对称振动而言，极化率是各 向异性的，P为3/4。P越小，分子的对称性越高。通 过测定Raman线的退偏比，可以确定分子的对称性。

高分子材料表征第五章激光拉曼光谱法PPT课件

高分子材料表征第五章激光拉曼光谱法PPT课件

例如波长为500nm(波数20000cm-1)的入射光
激发了一个1000cm-1的振动后，散射频率是
19000cm-1。在拉曼光谱中测定的是，将其作
为横坐标．把射频率的位置作为零，纵坐标是
拉曼散射强度。
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3
（二）拉曼光谱与红外光谱的比较
• 拉曼光谱与红外光谱同属分子振动光谱。红外光 谱法定性解析的三要素(即频率、强度和峰形)也 适用于拉曼光谱解析。拉曼位移相当于红外谱带 的吸收频率，每条谱带都相应于分子中某官能团 的振动。对大多数官能团如O—H、N—H、C—H、 C=C等拉曼伸缩带和红外吸收带是一致的，有时 在数字上还非常接近，如酮羰基的伸缩振动在红 外光谱中位于1710cm-1，在拉曼光谱中无论入射 光频率如何,拉曼位移量的位置总在1710-40cm-1。
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39
紫外光谱分析
• 紫外光的能量较高．在引起价电子跃迁的同 时。也会引起只需要低能量的分子振动和转 动。结果是紫外吸收光谱不是一条条谱线。 而是较宽的谱带。
• 让不同波长的紫外光连续通过样品，以样品 的吸光度A对波长 作图，就得到紫外吸收光 谱。
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40
紫外光谱分析
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14
高分子材料的定性分析
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15
高分子材料的定性分析
• 根据选择定则，具有对称中心的基团的非 对称振动，红外是活性的而拉曼是非活性 的；对这些基团的对称振动，红外非活性 而拉曼活性；对没有对称中心的基团，红 外和拉曼都是活性的。因而一般来说，分 子和各基团的对称性愈高，红外与拉曼光 谱的区别就愈大。
E6.623108 4 （ EV) 3107
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★对于聚合物及其他分
子。拉曼散射的选样定则 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。
拉曼散射光谱 与红外光谱
实验方法
仪器组成
激光拉曼光谱仪的基本组成有：
激光光源 样品室 单色器 检测记录系统 计算机
五大部分
拉曼光谱仪中最常用的是He-Ne气体激光 器。受激辐射时发生于Ne原子的两个能态之 间，He原子的作用是使Ne原子处于最低激发 态的粒子数与基态粒子数发生反转，这是粒子 发生受激辐射，发出激光的基本条件。
凡是具有对称中心 的分子，它们的红外吸 收光谱与拉曼散射光谱 没有频率相同的谱带一 一互相排斥定则由于拉 曼与红外光谱具有互补 性，因而二者结合使用 能够得到更丰富的信息。
高分子的红外二向色性及拉曼去偏振度
在聚酰胺-6的红外光谱中，某些谱带显示了 明显的二向色性特性。
它们是NH伸缩振动(3300cm－1)、CH2伸缩振动 (3000-2800cm－1)、酰胺I(1640cm－1)及配胺 Ⅱ(1550cm－1)吸收和酰胺Ⅲ(1260cm－1和1201cm－ 1)吸收谱带。
激光拉曼散射光谱 Raman Spectroscopy
激光拉曼散射光谱 Raman Spectroscopy
拉曼光谱是一种散射光谱。在20世纪30年代， 拉弱，所以随 着红外谱的迅速发展，拉曼光谱的地位随之下降。
自1960年激光问世，并将这种新型光源引入 拉曼光谱后，拉曼光谱出现了新的局面，已广泛 应用于有机、无机、高分子、生物、环保等各个 领域．成为重要的分析工具。
极化度是指分子改变其电子云分布的难易
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μ：
μ=aE
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。
在多数的吸收光谱中，只具有二个基本参数:
★频率
★强度
但在激光拉曼光谱中还有—个重要的参数 即
★退偏振比(也可称为去偏振度)。
拉曼位移的大小与入射光的频 率无关，只与分子的能级结构有关， 其范围为25－4000cm－1，因此入 射光的能量应大于分子振动跃迁所 需能量，小于电子能级跃迁的能量。
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。
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，在垂直方向测量 到的散射光中，可以检
测频率为( 0
E h
)的线。
如果它是红外活性的话，E h
的测量值与激发该振动 的红外频率一致。
反斯托克斯线
相反，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。
拉曼光谱中，完全自由取向的分子所散
射的光也可能是偏振的，因此一般在拉曼光 谱中用退偏振比(或称去偏振度)ρ表征分子 对称性振动模式的高低。
＝ I
I
ρ＜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；ρ＝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。
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
处于基态的分子与光子发生 非弹性碰撞，获得能量到激 发态可得到斯托克斯线，反 之，如果分子处于激发．与 光子非弹性碰撞就会释放能 量而回到基态，得到反斯托 斯线。
斯托克斯线或反斯托克斯线与入射光频率之 差称为拉曼位移。
拉曼位移的大小和分子的跃迁能级差一样。 因此，对应于同一分子能级，斯托克斯线与反斯 托克斯线的拉曼位移应该相等，而且跃迁的几率 也应相等。但在正常情况下，由于分子大多数是 处于基态，测量到的斯托克斯线强度比反斯托克 斯线强得多，所以在一般拉曼光谱分析中，都采 用斯托克斯线研究拉曼位移。
He-Ne激光器是激光拉曼光谱仪中较好的 光源．比较稳定，其输出激光波长为6.328A， 功率在100mW以下。Ar+ 激光器是拉曼光谱仪 中另一个常用的光源。
样品的放置方法
拉曼光谱在聚合物 结构研究中的应用
拉曼光谱的选择定则与 高分子构象
由于拉曼与红外 光谱具有互补性，因 而二者结合使用能够 得到更丰富的信息
与红外光谱相比，拉曼 散射光谱具有下述优点
★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—步聚焦， 因而极微量样品都可测量。
★玻璃的拉曼散射也较弱，
因而玻璃可作为理想的窗 口材料。
★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。
激光拉曼光谱 与红外光谱比较
◆拉曼效应产生于入射光子与分子振动能级的能量 交换。在许多情况下，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的信息同样也出现在 拉曼光谱中，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。
◆分子的对称性愈高，红外与拉曼光谱的区别就愈 大，非极性官能团的拉曼散射谱带较为强烈，极性官能 团的红外谱带较为强烈。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，而C＝O的伸缩振 动的红外谱带比相应的拉曼谱带更为显著。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， 而碳链的振动用拉曼光谱表征更为方便。
拉曼散射及拉曼位移
拉曼散射
当一束频率为ν0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。
拉曼光谱为散射光谱
瑞利散射
反之，若发生弹性碰 撞，即两者之间没有 能量交换．这种光散 射称为瑞利散射。