对强荧光背景拉曼光谱定量分析的研究

拉曼光谱定量检测
拉曼光谱是一种用于分析物质结构和化学成分的技术。

它可以用于定性和定量分析。

在拉曼光谱定量检测中，通常使用一种被称为光谱定量分析的方法。

这种方法基于不同物质对光的吸收、散射和发射的特性，通过建立标准曲线或使用化学计量学方法来进行定量分析。

典型的拉曼光谱定量检测通常依赖于以下步骤：
1.样品制备：首先准备待测样品，确保样品的制备符合分析标准，例如稀释、混合或前处理。

2.光谱采集：使用拉曼光谱仪对样品进行光谱扫描，获取样品的拉曼光谱数据。

3.数据处理：对采集到的拉曼光谱数据进行预处理，例如背景校正、信噪比提高和光谱配准等。

4.校准建模：建立模型来与样品中存在的化合物或组分进行校准。

这可能需要使用标准品进行校准，或者使用化学计量学方法。

5.定量分析：应用建立的校准模型对待测样品进行定量分析，通过拉曼信号的强度或峰面积等特征参数进行定量测定。

拉曼光谱定量检测的准确性和可靠性取决于样品的制备、光谱仪的分辨率和灵敏度，以及建立的校准模型的质量等因素。

变化引起内部或外部产生任何物理和化学的变化）
还应注意的是任何一物质的引入都 会对被测体系带来某种程度的污染，这 等于引入了一些误差的可能性，会对分 析的结果产生产生一定的影响。
所以在进行定量分析时，最好的方 法是直接应用光谱强度和浓度的分析曲 线，对样品进行测定。
三.拉曼光谱用于分析的优点
拉曼光谱的分析方法不需要对样品进行前 处理，也没有样品的制备过程，避免了一些误 差的发生。并且在分析过程中操作简便，测定 时间短，灵敏度高等优点。
四.拉曼光谱用于分析的不足
1.拉曼散射面积 2.不同振动峰重叠和拉曼散射强度容易受光学
系统参数等因素的影响 3.荧光现象对傅立叶变换拉曼光谱分析的干扰 4.在进行傅立叶变换光谱分析时，常出现曲线
的非线性的问题 5.任何一物质的引入都会对被测体体系带来某
种程度的污染，这等于引入了一些误差的可能 性，会对分析的结果产生产生一定的影响。
傅立叶变换光谱分析的非线性及消除
在进行傅立叶变换光谱分析时，常出现曲 线的非线性的问题，因此对操作也有一些必要 的要求。
非线性产生的主要原因： 1.光源的频率和温度等参数 2.散射光的分散性以及样品组分的不同弹性散 射 3.分析中的其他任何变化量（分析仪器的参数、
激光光源和被测样品体系发生的任何变化以及由这些
傅立叶变换拉曼光谱技术较旧式拉曼光谱 分析技术,有很大的提高.
一束光
相干仪
两束相同的光
（ 一束滞后，光程差为d)
负相干: d=(2n+1)/2倍波长
一种理想的单色光通过相干仪,由于滞后 现象不断的有规律地变化,检测到的信号将是 一个余弦波,这些余弦的总和,就是相干图象。 相干图象实际上是光强度的函数,已知在相干 仪中可移动的镜面,是一个合适的时间范围内 的移动,所以相干图象也是一个时间的函数. 对于光强和时间函数关系所表示的频率分析 过程,是一个纯数学分析过程,也就是” 傅立 叶变换”,它将时间域中的相干图象转化为频 率域中的光谱图象(见图1)。

可以在气液界面上形成纳米粒子的有序膜 [43 ~ 45] 。 在目前所有基于自组装方式获得 SERS 增强基底中,
性、稳定性和重现性之外,人们还常采用普通内标法提高 SERS 光谱定量分析结果的准确度。 普通内标 法是通过计算待测物质与内标物的 SERS 峰面积或峰高的比值消除 SERS 增强基底的物理性质以及激 光光源功率和聚焦位置等干扰因素的变化对 SERS 光谱定量分析结果准确度的影响。 常用的内标法主 要有 3 种方式:(1) 采用溶剂或增强基底的 SERS 信号作为内标 [50 ~ 52] 。 显然,这种方式要求溶剂或者基 底本身具有特征 SERS 信号;(2) 在待测样本中加入与待测物质结构类似的物质 ( 如同位素取代物 ) 作 为内标 [53,54] ;(3) 在 SERS 增强基底的表面修饰内标分子或在其内部嵌入内标分子 [55,56] 。 不论采用上 述何种方式,所用内标必须具有与待测样本中所有组分的 SERS 峰均不重叠的特征 SERS 峰, 且待测样
表面增强拉曼散射光谱定量分析技术的研究进展
( 湖南大学,化学化工学院,化学生物传感与计量学国家重点实验室, 长沙 410082) 摘摇 要摇 表面增强拉曼散射( SERS) 光谱具有灵敏度高、光谱特征强、受光漂白影响小等特点,在环境、食品和 药品、以及生物分析等领域有着广阔的应用前景。 目前,SERS 光谱技术仅属于定性或半定量分析技术, 尚未 发展成为一项成熟的定量分析检测技术。 本文综述了现有文献中用于提高 SERS 定量结果准确度的方法以 及它们的优缺点,并在此基础上展望了 SERS 技术在复杂体系中定量分析的发展方向。 关键词摇 表面增强拉曼散射光谱; 乘子效应模型; 定量分析; 评述
2015 年 11 月
第 43 卷

光谱学中的荧光和拉曼光谱技术光谱学是研究物质与光的相互作用和光的分析的学科，是现代化学、物理和生物学的一个分支。

光谱学分为分光学、光学光谱学和物理学光谱学三个方面。

其中，荧光和拉曼光谱技术是光谱学的两项最为重要的技术之一。

一、荧光技术荧光是指物质在受到光激发后，释放出一定波长的光的现象。

荧光现象是物质带有激发态能量而处于高能态的表现。

原子、分子和晶体物质都能产生荧光，荧光可以应用于攻克化学、生物学和地球物理学等方面的问题。

荧光发射光谱是荧光现象的基本测量手段。

荧光光谱通常用于测定物质的化学和物理性质。

荧光发射光谱测定基本原理是利用化学品激发发出所谓的荧光。

荧光通常集中在可见光域（350-700 nanometer，nm），但是部分盐类和金属离子也能在紫外光（半波长≤350 nm）下发生荧光发射。

荧光发射光谱因激发光非常突出和灵敏，故被广泛应用于一些生命化学、药物化学和环境化学领域中的多样性分析。

荧光技术由于其使用简便且较为灵敏而被广泛应用。

荧光技术广泛应用于环境和医学研究，其中的一个典型例子是DNA测序。

在DNA测序中，荧光技术被用于分析不同的DNA分子。

二、拉曼技术拉曼技术是一种利用激光散射来测定物质分子结构和分子振动状态的光谱技术。

拉曼光谱是一种经典的分子光谱学技术，是研究材料的物理结构与性质之间关系的重要手段。

当一束光（称为“激发光”）通过一个物质样品时，部分光被散射。

通常情况下，物质散射出的光的强度低于激发光的强度，但其中的一小部分由于分子的旋转与振动可以激发和吸收光子。

这部分摩尔散射（称为拉曼散射）由物质的化学及物理信息组成，故能用于研究物质的性质。

拉曼技术还可以与化学计量学结合，成为近年来迫切需要解决的问题之一。

拉曼散射谱在化学计量学的一个应用例子是在固体或液体样品表面测成分。

颗粒、多边形、砖块或其他形状的真实实体可能存在于表面上的任何一些影响其谱图特征的细微变化中。

拉曼光谱分析对于合成新材料中缺陷、晶格结构、纯度和超微物质中的化学结构等问题的解决有非常重要的科学实际意义。

拉曼光谱分析拉曼光谱分析是20世纪80年代发展起来的一种无损检测技术，由于它能够直接检测出样品中微量元素的特征波长，因此这种方法可用于任何类型材料的定性、定量检测。

拉曼光谱通常是使用电子轰击被检物品，从而引起其内部结构的变化，形成以拉曼位移为特征的吸收光谱。

由于人体组织会发生多种物理和化学反应，因此拉曼光谱也可以对其进行定性、定量分析。

拉曼光谱既适用于各种样品的定性、定量检测，也适用于原材料的鉴别。

拉曼光谱是利用多层次样品对光的选择吸收，如同黑暗中的电灯泡，辐射光源照射在物质上，物质对不同频率的电磁波产生的选择吸收不同。

样品在拉曼光谱仪器里所受到的辐射强度正比于样品浓度的平方，光的强度越大，吸收就越强，被吸收的辐射功率就越弱，这个信号就是拉曼位移信号，它有一个峰值。

把光谱分成若干个区间，每一个区间代表一个样品，这样就得到了被分析样品的拉曼光谱图。

对于拉曼光谱法，由于需要专业的设备，操作也较为复杂，还有一些缺点，因此它只适合于某些特殊的场合，例如：科研机构研究单一样品；某些工艺流程中的产品或某一特殊阶段产品等。

例如，金属铜中含有Cu，分析其含量，可以采用其他方法，但是由于该铜样品本身具有磁性，用传统的方法测试比较困难，此时可以采用拉曼光谱法，只要检测出Cu的拉曼光谱，即可以测定铜中的含量，又如钢铁中碳的含量测定，在工业生产过程中会加入微量元素，当碳含量达到0。

1%时就不能排除其他杂质，此时就可以采用拉曼光谱分析法，找到碳含量小于0。

1%的碳，那么此批钢铁的合格率就能达到100%。

再如食品和药品等也可以通过拉曼光谱法进行检测。

目前我国的日用化学品已经全部列入强制性检验范围，凡是进口的产品都必须进行拉曼光谱分析。

以下介绍拉曼光谱的工作原理：被检测样品与入射电子之间存在着相互作用，引起样品中特征拉曼位移的强度称为拉曼增强。

拉曼位移的强度与样品浓度呈线性关系，可用拉曼增强的拉曼位移来确定样品的浓度。

拉曼增强的位移与样品的种类和浓度有关，并且随样品浓度增加而增大。

法 ｌ 。其 方 法 间 的 差 异 在 于 归 一 化 中 比值 参 照 对 象 的 不 ８ 。
曼光谱分析的数据采集都是在同时间同地 点进行 的。 而对于 拉曼光谱数据的分析 ， 尤其是定量分 析 ， 果能集合 不同时 如 空下大量样品数据 ， 建立一个分析数据 库 ，必能提高定 量分
析 的精 度 。因此 ，有 必要 对如 何 评 价 样 品数 据 组 问差 异 以 及
化方式分别为 ：（ ） １ 选取 每组 该物质 最 高浓度 下拉曼 谱 中谱 强最高点作为此组所有 数据归 一化 的参 照 （ 本文 方法 ） ２ ；（ ）
选 取 每组 该 物 质 最 高 浓 度 下 拉 曼 谱 的整 谱 面积 作 为该 组所 有
＊ 讯 联 系 人 通 ｅｍａ ： ｙ ｈ ａ ｇ ｊｕ ｅ ｕ ｃ － ｉ ｔｘ ｕ ｎ ＠ ｎ ． ｄ ．ｎ ｌ
ｅｍａｌ － ｉ ：ｗｕｈｎ ｊ ｍｏ ｎ １３ ｃｒ ｚｅｇｉ ｏ ＠ ６ ．ｏ ｅ ｎ
第７ 期
光谱 学与光谱分析
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较高的精确 性 ， 而且能有效 消除样 品数 据 的组 间差 异 ， 对 为 在不 同实验 环境 或不 同时问所获取 的数据作联合分析及对样 品数据作后续精 确分析 （ 聚类 分析…］ 如 、主成 分分 析… ） 等 提供 了可能性 。
所示 。
将 配 置 好 的不 浓 度 的溶 液分 别滴 加 到 玻 片 Ｊ，每 次 只 ：
需加入 ５ Ｌ的样品。分 别采 集溶 液 的拉 曼谱 和玻 片 的拉 曼 谱。 信号 采集 的曝光时问 为 １ ，每个样 品测 量 ３次 ， 其 ０Ｓ 取 平均谱 ， 并减 去玻 片 背景 谱后 得 到该 浓度 对 应 的溶 液拉 曼
后 ， 相对误 差仍 有 １ ，定量 分析 精度 不能 满足 分析 要 其 ２

拉曼光谱分析的原理及应用1. 引言拉曼光谱分析是一种非常重要的光谱分析技术，可以用于物质的成分分析和结构表征。

本文将介绍拉曼光谱分析的基本原理，并探讨其在各个领域的应用。

2. 拉曼光谱分析的原理拉曼光谱分析基于拉曼散射效应，其原理可以简单概括为：物质受到激光照射后，光子与分子进行相互作用，一部分光子会被散射并改变频率，这个频率差称为拉曼散射频移。

通过测量拉曼散射光的频移，可以获取物质的结构信息和振动模式。

3. 拉曼光谱分析的步骤拉曼光谱分析包括以下几个步骤： - 选择适当的激光源和光谱仪，确保实验条件和仪器精度； - 将样品与激光束进行交互作用，通常采用激光聚焦技术，使激光与样品相互作用，产生拉曼散射光； - 使用光谱仪收集拉曼散射光，并对其进行光谱分析，包括频移的测量和峰谱分析； - 对光谱数据进行处理和解析，以获取样品的结构信息和振动模式。

4. 拉曼光谱分析的应用领域拉曼光谱分析在各个领域都有广泛的应用。

以下列举了几个典型的应用领域：4.1 材料科学•材料成分分析：通过拉曼光谱分析，可以对材料的成分进行快速、非破坏性的检测，如金属合金、聚合物材料等。

•相变研究：通过观察拉曼光谱中的频移和峰形变化，可以研究材料在不同温度和压力下的相变过程。

4.2 生物医学•药物分析：拉曼光谱可以用于药物的质量控制和表征，如药物的纯度、结晶形态等。

•细胞研究：通过拉曼光谱技术，可以对细胞内的分子成分和代谢物进行分析，以研究细胞的结构和功能。

4.3 环境监测•气体检测：拉曼光谱分析可以用于快速检测大气中的气体成分，如空气中的二氧化碳、甲烷等。

•水质检测：通过拉曼光谱分析，可以对水质进行快速、非破坏性的检测，如水中的重金属离子、有机物等。

4.4 犯罪科学•鉴定和分析：拉曼光谱分析可以被用于犯罪现场的样品分析和鉴定，如毒品、爆炸物等。

5. 拉曼光谱分析的优势和挑战拉曼光谱分析具有以下优势： - 非破坏性：样品不需要受到破坏或改变，可以进行多次分析。

超快拉曼光谱技术的研究及其应用前景简介随着科技的发展，人们在日常生活以及研究领域中追求更加快捷、准确的分析方法。

拉曼光谱作为一种非侵入式的光谱分析方法，已经成为化学、生物学、环境科学等领域的重要分析工具，但是传统的拉曼光谱技术由于受到荧光背景干扰和信噪比低等问题的影响，存在分析效率低、鉴定准确度不高等问题。

而超快拉曼光谱技术的出现，有效解决了这些问题，成为近年来光谱技术领域的研究热点。

一、超快拉曼光谱技术的原理拉曼光谱技术最早是由印度物理学家拉曼在20世纪初提出的，其原理是通过激光光谱仪对样品激发，获得样品分子所激发的光子能量差，进而获得详细的样品信息。

但是由于低信噪比、样品表面杂质等原因，使得传统拉曼光谱分析存在一定的局限性。

超快拉曼光谱技术在传统拉曼光谱技术的基础上，通过在激光波长范围内引入超快时间分辨元件，可以大幅提高光谱信噪比及提高谱图分辨率，对混合物以及微量成分的检测有较高的精度。

二、超快拉曼光谱技术的应用超快拉曼光谱技术在化学、生物、材料、环境等领域都有着广泛的应用。

1. 生物领域：在生物体系中，超快拉曼光谱技术能够快速识别细胞的化学成分、蛋白质的结构、酶的活性等信息，例如可以通过蛋白质的超快拉曼光谱图谱定量分析蛋白质的含量及变化，从而实现对生物体系进一步了解。

2. 材料领域：在材料制备和材料应用领域，超快拉曼光谱技术可以对材料的晶格结构、界面结构等进行表征分析，从而指导更好地进行材料制备等工作。

3. 化学领域：在化学领域，超快拉曼光谱技术可应用于催化剂、反应介质等多种化学体系的表征，例如通过上单分子反应体系中超快拉曼光谱技术的测量，进一步了解反应机理等过程，从而指导催化剂的研制和应用。

三、超快拉曼光谱技术的发展现状目前，超快拉曼光谱技术已经成为应用表征的一个热门研究领域，从理论模拟、仪器研发到实际工业应用等方面都得到快速的进展。

例如，近年来研究者已经通过将超快拉曼光谱技术与其他光谱技术相结合，对天然色素、荧光蛋白等进行了实物研究，取得了较好的结果。

关于拉曼光谱你应该知道的实验与分析什么是拉曼光谱？拉曼光谱是一种无损的分析技术，它是基于光和材料内化学键的相互作用而产生的。

拉曼光谱可以提供样品化学结构、相和形态、结晶度以及分子相互作用的详细信息。

拉曼是一种光散射技术。

激光光源的高强度入射光被分子散射时，大多数散射光与入射激光具有相同的波长（颜色），不能提供有用的信息，这种散射称为瑞利散射。

然而，还有极小一部分（大约1/109）散射光的波长（颜色）与入射光不同，其波长的改变由测试样品（所谓散射物质）的化学结构所决定，这部分散射光称为拉曼散射。

一张拉曼谱图通常由一定数量的拉曼峰构成，每个拉曼峰代表了相应的拉曼散射光的波长位置和强度。

每个谱峰对应于一种特定的分子键振动，其中既包括单一的化学键，例如C-C, C=C, N-O, C-H等，也包括由数个化学键组成的基团的振动，例如苯环的呼吸振动，多聚物长链的振动以及晶格振动等。

拉曼光谱能提供什么信息？拉曼光谱对于分子键合以及样品的结构非常敏感，因而每种分子或样品都会有其特有的光谱“指纹”。

这些“指纹”可以用来进行化学鉴别、形态与相、内压力/应力以及组成成份等方面的研究和分析。

拉曼光谱能够探测材料的化学结构，它提供的信息包括：∙化学结构和化学鉴别；∙相和形态；∙应力；∙污染物和杂质；一般而言，拉曼光谱是特定分子或材料独有的化学指纹，能够用于快速确认材料种类或者区分不同的材料。

在拉曼光谱数据库中包含着数千条光谱，通过快速搜索，找到与被分析物质相匹配的光谱数据，即可鉴别被分析物质。

如图所示分别是甲醇(methanol)和乙醇(ethanol)的拉曼光谱,二者有着显著的区别，可以用于区分这两种液体物质。

当与拉曼成像系统相结合时，可以基于样品的多条拉曼光谱来生成拉曼成像。

这些成像可以用于展示不同化学成分、相与形态以及结晶度的分布。

如图所示是一粒药片的拉曼光谱成像，由图中可以看出阿司匹林（红色）、咖啡因（绿色）和扑热息痛（蓝色）成分在药片中的分布情况。

微 量物 质 探 测 领域 的应 用 成 为 近年 研 究 热 点 。 由 于 荧 光 谱 但
出现 的． 吉之 ，谱峰信 号可被看 成是噪声信 号 中的“ 冲 换 脉
噪声” 。通过构建 噪声 信号的数学模 型 ，以不确定 度参数表 示模型输出与实际数据之间的差别 ， 可以监控拉曼谱峰信 就 号的出现 ；｝通过没定并涮节这一差别 的阈值，就可方便地 １ 控制所要保 ｆ 的拉曼谱峰的多少。 ｛ ｛
手 。在硬件方 面，主要有选择 弱荧光波长激发光 源，采用显
微共焦技术及脉 冲技术等 。 但这些技术 的采 用 ， 只能在一定 程度 ｆ ： 降低荧光 谱和背景噪声 ，所得 的谱 图往往还会含有较 大的荧光谱 和背景噪声 ， 信噪 比仍旧较低 ；且随着系统复杂 性 的增 大 ，电子 和 光 学 系 统 带 来 的 噪 声 有 可 能 同 时增 强嘲 。
的光谱信号通常混有较大的荧 光谱 和背景噪声 ， 得对谱 峰 使
的精确检测十分困难＿ 。 ４ 在各种ｆ扰 因素 巾，荧光谱 主要 是 ］ 试样在激光作用下产生 的荧光 的谱线 。由于荧光 谱的存在 ， 谱峰的基底可能被抬高 ； 在某 情 况下 ， 荧光 谱强度甚至远 大于拉曼谱 。 除荧光谱外 ，其他背景噪声 来源复杂 ，如外部 杂散光 、 光学及 电子系统 引入 的噪声 、试样及环境 变化 引入 的噪声 、 同操作人员实验操作 Ｌ的差异 及误操作 ｆ 入的噪 不 ｊ Ｉ 声等，均会对拉曼光谱信 号造成污染 。例如任应厢表 丽增强 拉曼散射光谱进 行 ｐ 传感测 量 实验 时 ， 液浓 度 会 随蒸 Ｈ 溶
软 件 方 ，主 要 有 移 动 平 均 法 ， 里 叶 及 小 波 变 换 法嘲 ， 傅
重采样频域滤波法ｌ等 ，这些方法均可在一定程度上提高信 ７ ］

药物分析中的表面增强拉曼光谱法在药物研究领域，准确地分析和鉴定药物成分及其结构是至关重要的。

传统的光谱方法，如红外光谱和核磁共振等，已经广泛应用于药物分析中。

然而，这些方法在灵敏度和分辨率方面存在一定的限制。

近年来，表面增强拉曼光谱法（Surface Enhanced Raman spectroscopy, SERS）作为一种新兴的分析技术，得到了研究学者的广泛关注。

SERS是一种通过与金属纳米颗粒相互作用，强化原本很弱的拉曼散射信号的技术。

金属纳米颗粒的表面电荷引发了电磁场的局域增强效应，从而使荧光分子的拉曼散射强度增大数百万倍。

这种增强效应使得SERS在药物分析领域具有巨大的潜力。

为了使用SERS技术进行药物分析，首先需要在金属纳米颗粒上制备药物的增强剂。

常用的增强剂材料包括银、金和铜等金属纳米颗粒。

这些金属纳米颗粒的大小和形状对SERS信号的增强效果有着重要的影响。

通过调控纳米颗粒的形貌和尺寸，可以实现对SERS信号的增强和选择性放大。

研究人员通常使用溶液化学法、湿化学方法和蒸发诱导自组装等方法来合成具有特定形貌和尺寸的金属纳米颗粒。

制备好增强剂后，将药物样品与增强剂进行复合，然后通过光谱仪或显微镜来测量样品的SERS信号。

SERS光谱图能够提供药物分子的特征振动频率和结构信息，从而实现对药物成分的准确鉴别和测定。

与传统的荧光光谱相比，SERS光谱具有高灵敏度、无需标记和无需复杂的样品处理等优点，因此在药物分析中具有广泛的应用前景。

除了用于鉴别和定量分析外，SERS技术还可用于药物的质量控制和过程监测。

药物的生产和质量控制过程中，需要对原料药和中间体进行快速鉴别和定量。

传统的分析方法需要样品的提取和纯化，这会耗费大量时间和资源。

而SERS技术可以在不同生产阶段实时监测药物的成分和结构，提高了药物的生产效率和质量稳定性。

此外，SERS还可用于药物代谢动力学和药物传递研究中。

通过将药物与带有SERS增强剂的纳米颗粒相结合，可以实现对药物在体内的分布和代谢过程的实时监测。

拉曼光谱与红外光谱分析方法的比较
因此，拉曼光谱最适于研究同种原子的非极性键如S—S、C=C、 N=N、C C等的振动；红外光谱适于研究不同种原子的极性 键如C=O、C—H、N—H、O—H等的振动。由此可见，对分子 结构的鉴定，红外和拉曼是两种互相补充而不能互相代替的 光谱分析。
红外及拉曼光谱法的相同点在于，对于一个给定的化学键， 其红外吸收频率与拉曼位移相等，均代表第一振动能级的能 量。因此，对某一给定的化合物，某些峰的红外吸收波数与 拉曼位移完全相同，红外吸收波数与拉曼位移均在红外光区， 两者都反映分子的结构信息。
拉曼光谱的谱图特征
由拉曼光谱可以获得有机化合物的各种结构 信息：
1）同种分子的非极性键S-S，C=C，N=N，CC 产生强拉曼谱带，从单双键 三键谱带强度增加。
拉曼光谱的谱图特征
2）红外光谱中，由C N，C=S，S-H伸缩振 动产生的谱带一般较弱或强度可变，而在拉曼 光谱中则是强谱带。
拉曼光谱仪
光源：由于拉曼散射很弱，因此要求光源强度大，一 般用激光光源。有可见及红外激光光源等。如具有 308nm，351nm发射线的紫外激光器；Ar+激光器一般 在488.0nm, 514.5nm等可见区发光；而Nd:YaG激光器则 在1064nm的近红外区使用。
单色器：由于测定的拉曼位移较小，因此仪器需要较 高的单色性。在傅立叶变换拉曼光谱仪中，以迈克尔 逊干涉仪代替色散元件，光源利用率高，可采用红外 激光，用以避免分析物或杂质的荧光干扰。
nM-N等)。而红外光谱的远红外区不适用于水溶液，选择窗 口材料、检测器困难。 由Stokes、反Stokes线的强度比可以测定样品体系的温度。 显微拉曼的空间分辨率很高，为1mm。 时间分辨测定可以跟踪10-12s量级的动态反应过程。 利用共振拉曼、表面增强拉曼可以提高测定灵敏度。 其不足之处在于，激光光源可能破坏样品；荧光性样品测 定一般不适用，需改用近红外激光激发等等。

拉曼光谱和拉曼光谱技术Raman spectrum and Raman spectroscopy 拉曼光谱的峰强度与相应的分子浓度成正比，拉曼光谱也能用于定量分析。

拉曼光谱一般不触及试样，也不必对试样作任何修饰，能穿过由玻璃、宝石或塑料制成的透明容器或窗口收集拉曼信息。

在工业生产中，不必预先作试样准备处理是选用拉曼光谱术而弃用其它更成熟分析技术的主要原因。

人们偏向拉曼技术的其它原因还在于维持费用低，具有其它分析技术所不具备的特有分析能力以及拉曼光谱术和红外光谱术的互补特性。

拉曼散射光的强度并不是在所有的方向都相等的。

所以讨论拉曼散射光的强度必须指明入射光传播方向与所检测的拉曼散射光之间的角度。

通常在与入射光方向成90。

或者180。

的方向上观测拉曼散射。

这些散射几何分别称为直角散射和背散射。

温度和压力对拉曼峰的影响。

水的拉曼峰在3300cm-1-3400cm-1。

凝聚相试样拉曼光谱的峰通常有5cm-1-20cm-1宽，气相拉曼峰比较窄。

定量分析和定性分析应用拉曼光谱术作定量分析的基础是测得的分析物拉曼峰强度与分析物浓度间有线性比例关系。

分析物峰面积（累积面积）与分析物浓度间的关系曲线是直线。

这种曲线称为标定曲线。

通常对标定曲线应用最小二乘方拟合以建立方程式，据此从拉曼峰面积计算得到分析物浓度。

影响拉曼峰面积或峰高度的因素不只有分析物浓度，还有其它因素。

例如试样的透明程度和插入收集光系统的薄膜。

所以几乎所有拉曼定量分析方法，在建立标定曲线之前都使用某种类型的标，以修正这些因素对拉曼峰面积或高度的影响。

有时候，当分析物浓度变化时，试样中所有成分的浓度也发生变化。

这种情况下可使用试样所有成分的总和作标。

拉曼光谱的噪声及其减除方法拉曼光谱术常遇到的最重要的噪声来源有发射噪声、仪器噪声和背景光。

在波长小于1000nm的拉曼测量中，发射噪声是最主要的噪声。

仪器噪声主要取决于拉曼仪的设计。

而背景光总是拉曼光谱术的潜在的问题，因为拉曼强度是很弱的。

荧光和拉曼光谱法研究乙醇—水溶液中的氢键作用和团簇结构以《荧光和拉曼光谱法研究乙醇水溶液中的氢键作用和团簇结构》为标题，本文通过荧光光谱和拉曼光谱法研究乙醇水溶液中的氢键作用和团簇结构。

乙醇水溶液是一种非常常见的混合溶液，它的物理和化学性质极具研究价值。

由于乙醇的特定的分子结构和共价键，它可以与水形成共价键，并形成一个名为乙醇水复合物的氢键团簇。

因此，乙醇水溶液的结构和性质受到复合物的氢键团簇的影响。

本研究利用荧光光谱和拉曼光谱法对乙醇水溶液中的氢键团簇进行了研究。

首先，研究者采用可见光分辨率拉曼光谱对乙醇水溶液中的氢键团簇进行分析，并测定了它们的结构。

其次，采用荧光光谱对复合物中的各种成分进行检测，从而得出它们与水溶液的比例。

最后，利用这些研究结果，研究氢键作用和复合物的团簇结构。

结果显示，乙醇水溶液的氢键团簇结构由乙醇和少量水组成，它们通过氢键强烈相互作用。

对于乙醇水溶液中的氢键团簇，乙醇之间的氢键作用是最强的，其次是水的氢键作用，而水之间的氢键作用最弱。

此外，乙醇水溶液中的乙醇和水的比例也影响到氢键团簇的程度。

研究结论提示，通过荧光光谱和拉曼光谱可以准确检测乙醇水溶液中的氢键团簇结构，并对氢键作用和团簇结构进行准确的研究。

在具体的实际中，乙醇水溶液的氢键化学意味着重要性，因此本研究成果也可以为乙醇水溶液的应用提供理论和实验指导。

例如，乙醇水溶液可以用作清洁剂、抗菌剂、溶剂、疾病治疗剂等，乙醇水溶液的氢键作用和团簇结构会影响其物理和化学性质，因此，有效控制乙醇水溶液的氢键团簇结构和比例是实现它们良好性能的关键。

本文研究表明，荧光光谱和拉曼光谱可以准确测定乙醇水溶液中的氢键团簇结构，并有效研究氢键作用和团簇结构。

因此，本文研究结果将为控制乙醇水溶液的性质提供重要的理论和实验指导。

综上所述，本文通过荧光光谱和拉曼光谱法研究了乙醇水溶液中的氢键作用和团簇结构，研究发现，乙醇水溶液中的乙醇和水的比例与氢键团簇结构密切相关，并影响到氢键作用。

进一 步 的 了解 。
一
把 配制好 的 不 同浓度 的 乙 醇溶 液 加 入 未 受 污
染的样品池 ， 把不同浓度 的样品分别放在拉曼光谱
仪 上测 出其 拉曼 光谱 。荧 光 背底 扣 除后 不 同浓 度 的乙醇 一 水溶 液 的拉曼光 谱 图如 图 １ 所示 。
、
理论依 据
拉曼 光谱 定量 分析 的理论 依 据为 ：
和去 离子 水 。把 不 同体 积 的去 离 子 水 加 入 乙醇 样 品中 ， 配制 成不 同浓 度 的 乙醇 一 水二 元体 系溶 液 ； 用 激光 功率 为 ５ ０ ｍ Ｗ（ １ ０ ０ ％） 的拉 曼光 谱 仪采 集 纯 乙 醇溶 液 、 水、 四氯化碳 溶 液 的拉 曼 光谱 图 ； 用 拉曼 光 谱仪 采集 不 同浓度 的 乙醇溶 液 的拉 曼光 谱 图 ， 对 每 种 浓度 的样 品重 复扫描 ３次 ， 试验 结 果取 三 次 扫描
［ 摘
要］ 在教学中， 教 师 多强调 拉 曼光谱 的 定性 分 析 ， 忽视 其 定量 分 析 。 为加 深 学 生对 拉 曼光谱 的
认识 ， 使 其对拉 曼光谱 的定量 分析 功能有 进一 步 的 了解 ， 在 实验 教 学 中增设 了拉 曼光 谱 的 定量 分 析 实验 ，
在教 学过程 中介绍了定量分析的理论基础 、 分析过程 ， 着重分析 了误差来源， 增强了学生的认知 能力和 实
验技 能 ， 提 高 了实验教 学效 果。
［ 关 键词 ］ 拉 曼光谱 ； 定 量分析 ； 实验教 学
［ 中图分类号］ Ｇ ６ ４ ２
［ 文献标识码］ Ａ
［ 文章编号 ］ ２ ０ ９ ５ － ３ ７ １ ２ （ ２ Ｏ １ ４ ） ２ ２ 一 ｏ ０ ５ ８ — ０ ３

拉曼光谱仪及拉曼光谱的原理及应用拉曼光谱仪拉曼光谱由于近几年来以下几项技术的集中发展而有了更广泛的应用。

这些技术是：CCD检测系统在近红外区域的高灵敏性，体积小而功率大的二极管激光器，与激发激光及信号过滤整合的光纤探头。

这些产品连同高口径短焦距的分光光度计，提供了低荧光本底而高质量的拉曼光谱以及体积小、容易使用的拉曼光谱仪。

（一）含义光照射到物质上发生弹性散射和非弹性散射. 弹性散射的散射光是与激发光波长相同的成分.非弹性散射的散射光有比激发光波长长的和短的成分, 统称为拉曼效应当用波长比试样粒径小得多的单色光照射气体、液体或透明试样时，大部分的光会按原来的方向透射，而一小部分则按不同的角度散射开来，产生散射光。

在垂直方向观察时，除了与原入射光有相同频率的瑞利散射外，还有一系列对称分布着若干条很弱的与入射光频率发生位移的拉曼谱线，这种现象称为拉曼效应。

由于拉曼谱线的数目，位移的大小，谱线的长度直接与试样分子振动或转动能级有关。

因此，与红外吸收光谱类似，对拉曼光谱的研究，也可以得到有关分子振动或转动的信息。

目前拉曼光谱分析技术已广泛应用于物质的鉴定，分子结构的研究谱线特征（二）拉曼散射光谱具有以下明显的特征：a.拉曼散射谱线的波数虽然随入射光的波数而不同，但对同一样品，同一拉曼谱线的位移与入射光的波长无关,只和样品的振动转动能级有关；b. 在以波数为变量的拉曼光谱图上，斯托克斯线和反斯托克斯线对称地分布在瑞利散射线两侧, 这是由于在上述两种情况下分别相应于得到或失去了一个振动量子的能量。

c. 一般情况下，斯托克斯线比反斯托克斯线的强度大。

这是由于Boltzmann分布，处于振动基态上的粒子数远大于处于振动激发态上的粒子数。

（三）拉曼光谱技术的优越性提供快速、简单、可重复、且更重要的是无损伤的定性定量分析，它无需样品准备，样品可直接通过光纤探头或者通过玻璃、石英、和光纤测量。

此外1 由于水的拉曼散射很微弱，拉曼光谱是研究水溶液中的生物样品和化学化合物的理想工具。

引言概述：本文是关于拉曼光谱实验的实验报告，主要包括实验目的、实验原理、实验装置、实验步骤、实验结果与分析等内容。

拉曼光谱是一种非常重要的光谱分析技术，通过对样品散射的光进行分析，可以获取样品的分子结构信息。

本次实验旨在通过实际操作，加深对拉曼光谱的理解，并探究样品的分子结构。

实验目的：本次实验的主要目的是探究拉曼光谱的基本原理和实验方法，并利用实验结果对样品的分子结构进行分析。

通过这个实验，我们可以更好地了解拉曼光谱的应用领域以及它在材料、化学、生物等领域中的重要性。

实验原理：拉曼光谱是一种通过激光散射来测定分子振动能级的光谱技术。

当激光照射到样品上时，部分光被样品吸收，而另一部分光则被样品散射。

被散射的光中，有一部分光的频率发生了改变，这种频率的变化受到样品中分子的振动能级的影响。

通过测量散射光中频率变化的大小，我们可以推断样品的分子结构信息。

实验装置：本次实验所使用的拉曼光谱仪主要包括激光器、样品室、光学系统和光电转换器等部分。

激光器产生高能量密度的激光光束，样品室用于放置待测样品，光学系统负责收集散射的光并传递给光电转换器。

光电转换器将光信号转换为电信号，并经过放大、滤波等处理后，以图表或曲线的形式表现出来。

实验步骤：1.准备样品和实验装置：首先选择合适的样品进行实验，并确保实验装置的正常运行。

2.调节激光器：通过调节激光器的功率和波长，使得激光的参数符合实验要求。

3.放置样品：将待测样品放置在样品室中，并调整样品室的位置以确保光路的顺利通过。

4.启动光谱仪：按照仪器的使用说明启动光谱仪，并进行系统的初始化和校准。

5.测量样品：通过调节激光器的位置和样品的角度，使得样品的散射光尽可能最大化。

使用光谱仪记录样品的光谱图，并进行数据分析。

实验结果与分析：根据实验记录的光谱图，我们可以从中得到关于样品分子结构的信息。

通过与标准光谱进行比对，我们可以确定样品的化学成分及其可能的结构。

通过分析光谱图中的峰值数量、强度、位置等参数，我们也可以了解样品中不同的分子振动模式。