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拉曼光谱原理及应用简介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发现透射，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。
应用激光光源的拉曼光谱法。
应用激光具有单色性好、方向性强、亮度高、相干性好等特性，与表面增强拉曼效应相结合，便产生了表面增强拉曼光谱。
其灵敏度比常规拉曼光谱可提高104~107倍，加之活性载体表面选择吸附分子对荧光发射的抑制，使分析的信噪比大大提高。
已应用于生物、药物及环境分析中痕量物质的检测。
共振拉曼光谱是建立在共振拉曼效应基础上的另一种激光拉曼光谱法。
共振拉曼效应产生于激发光频率与待测分子的某个电子吸收峰接近或重合时，这一分子的某个或几个特征拉曼谱带强度可达到正常拉曼谱带的104~106倍，有利于低浓度和微量样品的检测。
已用于无机、有机、生物大分子、离子乃至活体组成的测定和研究。
激光拉曼光谱与傅里叶变换红外光谱相配合，已成为分子结构研究的主要手段。
1. 激光拉曼光谱法的原理是拉曼散射效应拉曼散射：当激发光的光子与作为散射中心的分子相互作用时，大部分光子只是发生改变方向的散射，而光的频率并没有改变，大约有占总散射光的10-10-10-6的散射，不光改变了传播方向，也改变了频率。
这种频率变化了的散射就称为拉曼散射。
对于拉曼散射来说，分子由基态E0被激发至振动激发态E1，光子失去的能量与分子得到的能量相等为△E反映了指定能级的变化。
因此，与之相对应的光子频率也是具有特征性的，根据光子频率变化就可以判断出分子中所含有的化学键或基团。
碳材料的拉曼光谱从纳米管到金刚石碳材料是一类重要的材料，包括石墨、纳米管、石墨烯、金刚石等。
这些材料具有不同的结构和性质，因此需要不同的表征方法。
拉曼光谱是一种非常有用的表征方法，可以用来研究碳材料的结构和性质。
1. 石墨的拉曼光谱石墨是一种由碳原子组成的层状结构材料，具有良好的导电性和热导性。
石墨的拉曼光谱主要包括G带和D带两个峰。
G带是由于石墨中的sp2杂化碳原子振动引起的，其峰位在1580 cm-1左右。
D带是由于石墨中的sp3杂化碳原子振动引起的，其峰位在1350 cm-1左右。
G带和D带的强度比值（I(G)/I(D)）可以用来评估石墨的结晶度和缺陷程度。
石墨的拉曼光谱还可以用来研究石墨的层间距离和层数等结构参数。
2. 纳米管的拉曼光谱纳米管是一种由碳原子组成的管状结构材料，具有良好的机械性能和导电性能。
纳米管的拉曼光谱主要包括G带、D带和2D带三个峰。
G带和D带的峰位和石墨中的相同，但是2D带的峰位在2700 cm-1左右。
2D带是由于纳米管中的双重共振引起的，其强度比值（I(2D)/I(G)）可以用来评估纳米管的直径和手性。
纳米管的拉曼光谱还可以用来研究纳米管的结构和缺陷等性质。
3. 石墨烯的拉曼光谱石墨烯是一种由碳原子组成的单层平面结构材料，具有良好的导电性和机械性能。
石墨烯的拉曼光谱主要包括G带和2D带两个峰。
G带的峰位和石墨中的相同，但是2D带的峰位在2700 cm-1左右。
2D带的强度比值（I(2D)/I(G)）可以用来评估石墨烯的层数和手性。
石墨烯的拉曼光谱还可以用来研究石墨烯的缺陷和应变等性质。
4. 金刚石的拉曼光谱金刚石是一种由碳原子组成的三维晶体结构材料，具有良好的硬度和热导性。
金刚石的拉曼光谱主要包括一个单峰，峰位在1332 cm-1左右。
这个峰是由于金刚石中的sp3杂化碳原子振动引起的。
金刚石的拉曼光谱可以用来研究金刚石的结构和缺陷等性质。
总之，拉曼光谱是一种非常有用的表征方法，可以用来研究碳材料的结构和性质。
拉曼光谱检测浅谈拉曼光谱检测浅谈拉曼光谱检测⼀、拉曼光谱简介拉曼技术在⼀个世纪⾥发展成为⼀门较成熟的科学，取决于它产⽣的机制和光谱表征的特性。
拉曼光谱（Raman spectra），是⼀种散射光谱。
拉曼光谱分析法是基于印度光谱中发现了当光与分⼦相互作科学家C.V.拉曼（Raman）于1928年⾸先在CCL4⽤后，⼀部分光的波长会发⽣改变（颜⾊发⽣变化），通过对于这些颜⾊发⽣变化的散射光的研究，可以得到分⼦结构的信息，因此这种效应命名为Raman效应。
拉曼光谱是由物质分⼦对光源的散射产⽣的，与分⼦的振动与转动能级的变化有关，来源于分⼦极化度的变化，是由有对称电荷分布的键的对称振动引起的。
如-C=C-、-N=N-及-S-S-等，这些键振动时偶极矩不发⽣变化。
因此，拉曼光谱常⽤于研究⾮极性基团与⾻架的对称振动。
拉曼光谱是由物质分⼦对光源的散射产⽣的，与分⼦的振动与转动能级的变化有关，来源于分⼦极化度的变化，是由有对称电荷分布的键的对称振动引起的。
如-C=C-、-N=N-及-S-S-等，这些键振动时偶极矩不发⽣变化。
因此，拉曼光谱常⽤于研究⾮极性基团与⾻架的对称振动。
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，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、拉曼光谱的原理及其特点（1）拉曼光谱的原理拉曼效应的振动能级图拉曼散射是光照射到物质上发⽣的⾮弹性散射所产⽣的。
当⼀束光照射到物质上时，光⼦和物质发⽣弹性散射和⾮弹性散射，弹性散射的散射光波长与激光波长相同。
炭素材料的拉曼光谱 (Raman spectrum of carbon materials)光通过介质后产生散射光；散射光的波数改变在10～4000cm-1范围内，这部分散射光所形成的光谱称为拉曼光谱。
l928年印度物理学家拉曼(C．V．Raman)首先用苯在实验上证实了这种散射的存在，因而得名。
前苏联物理学家兰茨贝格等在研究石英晶体的散射谱时也观察到这一现象。
20世纪60年代激光问世后，为拉曼技术提供了单色性、偏振性、方向性极好的强光源。
拉曼技术获得了迅速发展，成为材料科学研究中的重要手段之一。
在炭素材料的研究和鉴定中拉曼光谱的应用也日益广泛。
拉曼光谱的产生可用经典图像加以简单说明。
分子振动时各原子问的相对位置发生变化，其电极化率α可写成：(1)式中α0为原子在平衡位置时的电极化率，α1为电极化率随位置变化的部分，ν是原子简正振动频率。
在频率为v的外电场E的作用下，如外电场E的振动为：则分子感生的偶极矩P为：所以，感生偶极矩不但以外电场频率v振动产生弹性散射，而且频率振动产生非弹性散射，并在v的两侧对称分布。
这就是拉曼光谱。
同样，分子转动也可能产生频率改变的拉曼散射。
拉曼散射的频率与入射光频率之差叫拉曼位移，通常也称为拉曼光谱频率。
石墨具有六角碳网结构，网面内晶格振动具有拉曼活性。
这种振动称为E2g 型振动。
E2g型振动有两种E2g (1)和E2g(2).网面的相互振动，称为层面之间的剪切振动模式。
由于石墨网面之间的相互作用很弱，与这种振动相对应的拉曼谱频率很小，只为42cm-1。
E2g为石墨晶格网面内的伸缩振动，有时又称为高频面内振动模式。
这种振动较为强烈，在拉曼谱上对应的频率为l580cm。
结构良好的石墨晶体，在这一频率附近有一尖锐的特征峰，特称为G线或G 带，表征碳的sp2键结构。
结构完美的天然石墨的G线位于1575cm-1。
含有畸变结构的石墨微晶常常还有一条谱线在1350cm-1附近，称为D带。
·52·材料导报网刊 2006年9月第5期碳滑板材料石墨化度XRD和Raman光谱研究童文俊1,2 ，丁秉钧1，李恒政1，李兵虎1，徐永东2（1 西安交通大学材料学院，西安 710049；2 中国兵器科学研究院宁波分院，宁波 315040）摘要选用进口和国产滑板材料作为对比材料，并进行高温烧结处理。
采用显微激光拉曼光谱及X射线电子衍射测量，分析了试样的形貌和结构，并表征了不同碳滑板材料在高温烧结前后的结构参数。
结果表明，两种表征方法的结果存在一致性；进口碳滑板材料的石墨化度高于国产滑板，且两种滑板材料都有不同的石墨相组成，不同相的石墨化度也不同；经过高温烧结处理，滑板材料的石墨化度提高。
关键词碳滑板材料石墨化度显微激光拉曼 XRDCharacterization of Graphitization Degree for Carbon Slide MaterialsTONG Wenjun1,2, DING Bingjun1, LI Henzheng1, LI Binghu1, XU Yongdong2(1 School of Materials Science and Engineer ing, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049;2 Ningbo Branch of Ordnance Science Institute of China, Ningbo 315040)Abstract Four kinds of carbon sliders are selected for samples, which are carbon slider made-in-Germany, carbon slider made-in-China, and these two kinds of materials with high temperature treatment. The graphitization degree of carbon slide materials is characterized by using laser Raman micro-spectroscopy and XRD. The results indicate that the graphitization degree of carbon slider made-in-Germany is higher than that of made-in-China. The carbon slide materials are composed of different phases which posses different graphitization degree respectively. After sintering of high temperature, the graphitization degree of both carbon slide materials is improved.Key words carbon slide material, graphitization degree, laser Raman micro-spectroscopy, XRD0 前言滑板是电力机车的重要部件，安装在受电弓上，通过与输电网线的接触将输电网上的电流引导下来，传输给机车供。
