拉曼光谱解析教程

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第三节激光拉曼光谱法在分子的振动中,有些振动由于偶极矩的变化表现了红外活性，能吸收红外光，从而出现了红外吸收谱带（见第二章第二节)，但有些振动却表现了拉曼活性，产生了拉曼光谱谱带．这两种方法都能提供分子振动的信息,起到相互补充的作用，采用这两种方法，可获得振动光谱的全貌．拉曼光谱是一种散射光谱。

在20世纪30年代，拉曼散射光谱曾是研究分子结构的主要手段.后来随着实验内容的深人，由于拉曼效应太弱，所以随着红外光谱的迅速发展，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。

而且由于它的一些特点，如水和玻璃散射光谱极弱,因而在水溶液、气体、同位素、单晶等方面的应用具有突出的特长.近几年又发展了傅里叶变换拉曼光谱仪,使它在高分子结构研究中的作用与日俱增。

3．1基本概念3．1．1拉曼散射及拉曼位移拉曼光谱为散射光谱。

当一束频率为V0的人射光照射到气体、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；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。

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（V0—△E/h)的线,称为斯托克斯(stokes）线，如图3—1所示，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。

⼲货全⽅位看懂拉曼光谱拉曼光谱（Raman spectra）以印度科学家C.V.拉曼（Raman）命名，是⼀种分⼦结构检测⼿段。

拉曼光谱是散射光谱，通过与⼊射光频率不同的散射光谱进⾏分析以得到分⼦振动、转动⽅⾯信息。

以横坐标表⽰拉曼频移，纵坐标表⽰拉曼光强，与红外光谱互补，可⽤来分析分⼦间键能的相关信息。

图1：印度科学家拉曼⼀、拉曼光谱原理拉曼效应：起源于分⼦振动(和点阵振动)与转动，因此从拉曼光谱中可以得到分⼦振动能级(点阵振动能级)与转动能级结构的知识。

拉曼效应是光⼦与光学⽀声⼦相互作⽤的结果。

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。

图2：拉曼散射⽰意图物质与光的相对作⽤分为三种：反射，散射和透射。

根据这三种情况，衍⽣出相对应的光谱检测⽅法：发射光谱（原⼦发射光谱（AES）、原⼦荧光光谱（AFS）、X射线荧光光谱法（XFS）、分⼦荧光光谱法（MFS）等），吸收光谱（紫外－可见光法（UV-Vis）、原⼦吸收光谱（AAS）、红外观光谱（IR）、核磁共振（NMR）等），联合散射光谱（拉曼散射光谱（Raman））。

拉曼光谱应运⽽⽣。

相对作⽤光谱类型实际应⽤反射发射光谱原⼦发射光谱（AES）、原⼦荧光光谱（AFS）、X射线荧光光谱法（XFS）、分⼦荧光光谱法（MFS）散射吸收光谱紫外－可见光法（UV-Vis）、原⼦吸收光谱（AAS）、红外观光谱（IR）、核磁共振（NMR）透射联合散射光谱拉曼散射光谱（Raman）表1：光谱种类区分表拉曼频移（Raman shift）：拉曼光谱的横坐标称作拉曼频移。

拉曼散射分为斯托克斯散射和反斯托克斯散射，通常的拉曼实验检测到的是斯托克斯散射，拉曼散射光和瑞利光的频率之差值称拉曼频移（Raman shift）：Δν=| ν 0 – ν s |, 即散射光频率与激发光频之差。

拉曼光谱技术使用教程引言拉曼光谱技术是一项重要的分析方法，它可以用于研究样品的化学结构和组成。

本文将介绍如何使用拉曼光谱技术进行样品分析，并探讨其在不同领域的应用。

一、什么是拉曼光谱技术拉曼光谱技术是一种非破坏性的光谱分析方法，它基于拉曼散射现象。

当样品受到激光的照射时，其中的分子会发生振动，从而产生散射光。

拉曼光谱通过测量散射光的频率和强度来分析样品中的分子结构及其组成。

二、使用拉曼光谱技术的步骤1. 准备样品：首先需要准备样品，并确保其适合进行拉曼光谱分析。

样品应具有透明度，避免强烈吸收激光光源。

对于固体样品，可以使用显微镜将其放在透明的载玻片上进行分析。

对于液体样品，可以使用透明的玻璃容器。

2. 调整仪器：根据样品的特点和需求，调整拉曼光谱仪的参数。

包括选择适当的激光波长、调整激光功率和选择合适的光谱范围等。

同时，还要确保仪器的正常运行和校准。

3. 采集光谱：将样品放置在拉曼光谱仪的样品台上，确保样品与激光光源相互作用。

用适当的时间来采集散射光的光谱图。

为了提高样品信号的强度，可以使用累积多个光谱的方法。

4. 数据分析：将采集到的光谱数据进行分析，可以使用各种软件和算法。

通常，拉曼光谱数据会被转换成图形或谱峰来解释化学结构或进行定量分析。

三、拉曼光谱技术的应用1. 药物研发：拉曼光谱技术可以用于研究药物的结构和成分。

通过比较药物原料与制剂的拉曼光谱，可以确定其纯度和稳定性，从而提高药物品质。

2. 食品分析：拉曼光谱技术可以用于食品成分的分析和鉴别。

通过测量食品样品的拉曼光谱，可以确定其成分、添加剂和质量。

3. 生物医学领域：拉曼光谱技术在生物医学领域中有广泛的应用。

它可以用于检测细胞和组织的变化，诊断疾病，监测药物在体内的分布等。

4. 环境监测：拉曼光谱技术可用于环境样品的分析，如水质分析、空气中污染物的检测等。

它具有非侵入性和快速响应的特点，适用于现场的环境监测。

结论拉曼光谱技术是一项重要的分析工具，它在多个领域中有广泛的应用。

第章拉曼光谱分析法
拉曼光谱分析法是一种利用拉曼散射原理来分析物质的技术，该技术总体上包括拉曼散射理论、拉曼光谱仪、拉曼仪的操作以及拉曼数据处理分析等。

拉曼光谱分析法是一种用以研究物质的形态（组成、结构构型）及其元素组成的实验技术，特点是测量灵敏、精确、可靠，常用于科学研究、工业诊断、认证检测等方面。

拉曼光谱分析的基本原理是，拉曼散射是指立方体晶格中由轻重原子相互作用产生的光谱，其中，轻的原子作用力更大，作用于质量更轻的原子，产生构成材料的能量状态特征，因此可以利用拉曼光谱仪测量出物质的拉曼散射特性。

拉曼光谱仪的工作原理在于把光源的辐射能量分解为各个波长段的能量，然后将其发射到样品表面。

样品表面受到入射光能量的作用后，会将此辐射能量分解为特定的拉曼散射线，其中拉曼散射线的波长小于原始光源的波长。

拉曼光谱仪探测到的拉曼散射线特性将会反映物质的组成及结构特征，因此可以利用拉曼光谱仪进行精确的物质分析。

拉曼光谱仪一般由拉曼激发源、光学系统、拉曼检测装置和数据处理系统等几部分组成。