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拉曼光谱分析法 张应鹏

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有机及高分子化合物结构研究中的光谱方法

有机及高分子化合物结构研究中的光谱方法

有机及高分子化合物结构研究中的光谱方法投入光谱研究是一个复杂而有效的技术，在有机及高分子化合物结构研究中广泛使用。

它可以提供有机分子结构的完整信息，有助于探索物质的物理化学性质及其生物活性。

本文将介绍光谱法在有机及高分子化合物结构研究中的应用，重点介绍核磁共振（NMR）光谱，拉曼（Raman）光谱，紫外（UV）光谱和同步辐射（Synchrotron）光谱。

核磁共振（NMR）光谱是一种用于研究有机及高分子化合物结构的有效技术，它可以提供非常有用的定量性信息，包括元素含量、分子量和结构参数（如原子序数、取代型、异构体类型等）。

此外，NMR 还可以提供与分子构型、空间结构、动力学行为以及聚集状态相关的重要信息。

一般来说，NMR是分析有机及高分子化合物的最有效的方法，它的准确性和敏感性也非常高。

拉曼（Raman）光谱法利用了分子中电子振动的能量散射原理，可以探测有机及高分子化合物结构中的基本组分，用于分析分子内部的结构变化。

其进行极精确的收集红外和可见光，从而获取拉曼光谱，它们包括分子结构信息，以及元素和分子结构在空间分布上的信息。

拉曼光谱不仅可以用于鉴定和定义有机化合物的分子结构，还可以用于分析有机分子的空间结构。

紫外（UV）光谱是一种常用的用于研究有机及高分子化合物结构的衍射技术。

它可以用来检测分子类型和结构，以及分子中的官能团的氢键连接的次序和空间布局。

此外，紫外光谱还可以用来确定有机及高分子化合物的吸收极性及其极性强度。

在实际应用中，紫外光谱可以用来判定有机分子之间的氢键互作，以及有机及高分子化合物的结构和对称性。

同步辐射（Synchrotron）光谱是一种由同步辐射源（如X射线）产生的高强度光谱，此外，它还可以用来获得实时的有机及高分子化合物结构信息。

它具有较高的分辨率和极高的信噪比，因此可以用来研究分子的空间布局和动力学行为。

相对于其他光谱技术，同步辐射光谱具有较高的灵敏度，并且可以在微秒时间尺度上监测分子动力学行为。

拉曼光谱-共聚焦微分干涉差显微镜联用分析系统[发明专利]

拉曼光谱-共聚焦微分干涉差显微镜联用分析系统[发明专利]

专利名称：拉曼光谱-共聚焦微分干涉差显微镜联用分析系统专利类型：发明专利
发明人：文锐,宋月先,施杨,胡新成
申请号：CN202010025088.8
申请日：20200110
公开号：CN111024675A
公开日：
20200417
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种拉曼光谱‑共聚焦微分干涉差显微镜联用分析系统，其特征在于，该系统包括：电化学原位反应装置，用于电极充放电过程的原位测试且设置有光学窗口；拉曼光谱系统，用于通过照射所述光学窗口时实现所述电极电化学过程的原位拉曼光谱测试；共聚焦微分干涉差显微镜，用于通过照射所述光学窗口获取所述电极在电化学过程中的光学成像。

本发明能够实现电极过程的原位拉曼光谱测试及高分辨光学成像，确保物质结构和化学成分同步检测，从而获得更丰富的界面电化学反应信息。

申请人：中国科学院化学研究所
地址：100190 北京市海淀区中关村北一街2号
国籍：CN
代理机构：北京纪凯知识产权代理有限公司
代理人：刘美丽
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第11章 激光拉曼光谱分析法

第11章 激光拉曼光谱分析法

差2单位。 III.与C-H和N-H谱带比较，O-H拉曼谱带较弱。
16:05:26
2941，2927cm-1 ASCH2 2854cm-1 SCH2 1444，1267 cm-1 CH2
16:05:26
1029cm-1 （C-C） 803 cm-1环呼吸
3060cm-1r-H) 1600,1587cm-1 c=c)苯环 1039, 1022cm-1单取代
产生共振拉曼光谱的条件是激发光的频率接近或等于样品电 子吸收谱带的频率。
16:05:26
第二节 拉曼光谱与红外光谱的关系
1. 两者的关系 红外光谱和拉曼光谱同源于分子振动光谱，但两者有很大 区别，前者是吸收光谱，后者是散射光谱。只有产生偶极矩 变化的振动才是红外活性，那些没有极性的分子或者对称性 的分子，因为不存在偶极矩，基本上是没有红外吸收光谱效 应的。
1.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， 随单键双键三键谱带强度增加。
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。 3）环状化合物的对称呼吸振动常常是最强的拉曼谱带。
只有产生偶极矩变化的振动才是红外活性那些没有极性的分子或者对称性的分子因为不存在偶极矩基本上是没有红外吸收光谱效拉曼活性取决于振动中极化率是否变化拉曼强度与平衡前后电子云形状的变化大小有关但要比红外吸收光谱的强度弱很多
仪器分析
第11章 激光拉曼 光谱分析法
王元兰 主编
Laser raman spectroscopy
16:05:26
4）在拉曼光谱中，X=Y=Z，C=N=C，O=C=O-这类键的对

激光拉曼光谱气体分析仪的研发与应用重大专项立项

激光拉曼光谱气体分析仪的研发与应用重大专项立项

省级 药 品检验 单位 、 国家基 药生产 龙 头集 团企业 的
（ 上海仪 器仪表 行业 协会 ）
激 光拉 曼光 谱气体 分析 仪 的研发 与应 用重 大专项 立项
日前 ，由武汉 四方 光 电科 技 有 限公司牵 头承 担
的 “ 激 光拉 曼光谱气 体分析 仪的研发 与应用 ” 重 大 专项 被科技 部批准 立项 ，并获 批专 项资金２ １ １ ４ 万元 。
引擎诊 断控 制 、生化试 剂 监测 、环境 监测等 领域 。 激 光拉 曼光 谱气 体分 析仪 的研制 成功将 有助 于形成 我 国 自有 自主知 识产权 的高、 中、低端 完整 的气体 分 析仪 器应 用解 决方案 。 （ 武 汉四 方光 电科技 有 限公 司 ）
该项 目研 究开 发 的激 光拉 曼 光谱 气 体分 析 仪 ， 可用 于石 油 、石化 、煤化 工 等高端 行业 ，以及 电力 变压 器油 溶解气 分 析 、手 术 室麻醉 气分 析 、发动机
４ 年。
项 目内容是独 立 自ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ地 研发 一种
便 携 、高灵敏 度 的药 品安全 现场 快检
仪器 即微 型 薄层色 谱一 拉曼 光谱 联用 仪 ，整 合无 线
通讯 设备 形成 “ 色 谱 一 光 谱 一 通 讯 一 体 化 ” 的 分 析
试 点应用 ，形 成一个 初步 的药 品快检 技术共 享平 台 网络 框架 。实现 产业 化后 ，依 托众 多的一 体化分 析 终端 设备 的推广 应用 ，迅速 形 成一个 药 品快检无 线
网 络 ， 由此 建 立 药 品 拉 曼 光 谱 的 开 放 数 据 库 ，从 而 搭 建 形成药 品快 速检 验技术 共享 平 台。
终端 设备 ，研 发完 善 网络后 台运行 的药 品快 检专 用 软件 工作 站 ，实现 化学 药 的假药 与 中药掺杂 违禁 化

利用拉曼光谱技术检测中蒙药中朱砂的研究

利用拉曼光谱技术检测中蒙药中朱砂的研究

利 用拉 曼 光谱 技 术检 测 中蒙药 中朱 砂 的研 究
韩斯琴高娃 ， 哈斯乌力吉 ， 林 翔 ， 林 爽 ， 杨 芳 ， 娄秀涛 ，吕志伟
１ ．内蒙古 民族大学附属医院 ， 内蒙古 通辽 ０ ２ ８ ０ ４ ３ １ ５ ０ ０ ８ ０
２ ．哈尔滨工业 大学可调谐 （ 气体） 激光技术国家级 重点实验室 ， 黑龙江 哈尔滨
ｅ － ｍａ ｉ ｌ ： ｈ ａ ｓ ｉ ｗｕ ｌ ｉ ］ ｉ ＠ｓ ｏ ｈ ｕ ． ｃ ｏ ｍ；ｚ ｗ ｌ ｕ ＠ｓ ｏ ｈ ｕ ． ｃ ｏ ｎ ｒ
鉴 定 技 术 得 到 了迅 速 的发 展 。
２ ７ ０ ０ ｃ ｍ－ ， 光谱分辨率小 于 ３ ｃ ｍ～ 。 数 据采集及光谱 处理 均采用 光谱仪 自带软件 Ｂ ｗｒ ａ ｍ １ ． ０ １ ． ２ ０ 。 使用 Ｂ ｏ ｘ ｃ ａ ｒ 平滑方 法对采集到 的光谱进行平滑处理 ，并使用软件 自带指 令对光
文献标识码 ：Ａ Ｄ ＯＩ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ４ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ０ — ０ ５ ９ ３ （ ２ ０ １ ５ ） １ ０ — ２ ７ ７ ３ — ０ ３
中图分类号 ：Ｒ ７ ８ １
了特征性较强 的拉曼振动峰 ， 很好地反 映出了朱砂 的结构 特
引 言
达到质量分数的 １ Ｏ 左右 。
般 以粉末 状入药 ，色泽 为鲜红 或暗红 ，气 味、无 味。朱 砂
具有一定 的毒性口 ］ ，因此需要一种快捷 的方法来 实时检测 中 药 中的朱砂 ， 进而为 严格 剂量 控制 提供 有效 的保 障 。目前 ，
朱砂 的测定方法 主要 是碘 滴定 法Ｌ ２ ］ ， 该 检测手段 样 品处 理
朱砂为硫化物类矿物 辰砂族辰砂矿石经炮 制而得 ，其化 学成 分 主要为 天然硫 化汞 Ｈｇ Ｓ ，有凉性 、 解 热 、收敛 作用 ，

表面增强拉曼光谱检测联苯胺

表面增强拉曼光谱检测联苯胺
（ 林 大 学 超 分 子 结 构 与 材 料 国家 重 点 实 验 室 ，长 春 １０ １ ） 吉 ３０ ２
摘要
采用柠檬 酸钠还原 法制 备了具有 表面增 强拉 曼散 射 （ Ｅ Ｓ 活性 的银纳 米溶 胶 ，利用透 射 电子 显微 ＳＲ ）
镜、 扫描 电子显微 镜和紫外一 可见光谱仪对银纳米溶胶进行 了表征 ．对水 相的联苯胺进行了 Ｓ Ｒ Ｅ Ｓ研究 ， 并对
Ｎ ．０ ｏ １
杨有铭等 ： 表面增强拉 曼光谱检测联苯胺
Ｔ ｂｅ１ Ｒａ ｎｓｉ （ ｍ ）ａ ｄａｓ ｎ ｎｓｏ ｅｚｄｎ ａ ｌ ｍａ ｆ ｃ ｈｔ ｎ ｓ ｇ ｍｅ ｔ ｆ ｎｉｉｅ ｉ ｂ
谱法 等 ．这 些方 法 的灵敏 度较 高 ， 确性 和重 复性 较 好 ，但存 在 前 处 理复 杂 、 品需 要浓 缩 和 检测 准 样
费 时等局 限性 ，因而建 立新 的高效且 有针 对性 的分 析 方法非 常必 要 ． 表 面增强 拉曼 光谱 （Ｅ Ｓ 具有 检测 快捷 方便 、 敏度 高 、 干扰 小和 无损探 测 等优点 ， 分 析检 ＳＲ ） 灵 水 在 测 中发挥 着越来 越 重要 的作 用 ．已有 一些 工作 涉及 利用 Ｓ Ｒ Ｅ Ｓ分 析联 苯胺 的报 道 ｊ 本 文 制备 了具有 ，
司 ） 银箔 （ ， 纯度 ９ ． ５ ， ｌ ｅａ 公 司 ） ９ ９ ％ Ａ ｆ Ａ ｓｒ ａ ．实 验用水 均 为二 次去 离子水 ．配制 不 同浓度 的联苯 胺水 溶 液 （０ １ ～， ０ １ ｍ ｌＬ 和 １ ｍ ｌＬ的联 苯胺 乙醇 溶液 ． １ ～， ０ １ ～， ０ ｏ ） ０ ｏ ／ ／
ｉ ｒ ， ｍ） 所有 拉曼 数据 均为 ３ 累 积 １ 的结 果 ． ０ｓ 次
１２ Ｓ ｌ ． Ｅｌ Ｓ基底 制备

材料表征方法拉曼光谱课件


THANKS
数据分析
结合样品的性质和实验目 的，对特征峰进行定性和 定量分析，得出有关材料 结构和性质的结论。
03
拉曼光谱在材料表征中的应 用
晶体结构分析
总结标词题
拉••曼光文文谱字字能内内够容容通过分 析•材料文中字特内定容振动模 式来• 确文定字其内晶容体结构。
详细描述
拉曼光谱可以检测到 材料中特定分子的振 动模式，这些振动模 式与晶体的对称性和 振动频率密切相关， 从而可以推断出材料
样品安装
将处理好的样品放置在拉曼光谱仪的样品台上，确保样品与激光光路对准。
数据采集
启动光谱仪，收集样品的拉曼散射信号，记录光谱数据。
实验数据处理与分析
01
02
03
数据预处理
对采集到的原始数据进行 整理、平滑和背景校正等 处理，以提高数据质量。
特征峰识别
根据拉曼光谱的原理，识 别出与样品相关的特征峰， 并确定其对应的振动模式。
优点
可以提供分子振动和转动信息，适用 于各种类型的材料，包括非晶体、部 分晶体和有机/无机材料。
05
拉曼光谱的未来发展与展望
高灵敏度拉曼光谱技术
总结词
随着科学研究的深入，对材料表征的精度和灵敏度要求越来 越高，高灵敏度拉曼光谱技术成为未来的发展趋势。
详细描述
高灵敏度拉曼光谱技术通过采用先进的激光技术和信号处理 方法，提高了拉曼散射的信号强度和信噪比，从而能够更准 确地检测微弱信号，对痕量物质和低浓度样品进行有效的表征。
的晶体结构。
总结词
拉曼光谱在晶体结构 分析中具有高精度和
高灵敏度。
详细描述
拉曼光谱的分辨率高， 可以区分不同晶体的 振动模式，从而准确 地确定材料的晶体结 构。此外，拉曼光谱 的灵敏度高，可以检 测到微小的晶体结构

半焦炭的红外光谱与拉曼光谱分析

半焦炭的红外光谱与拉曼光谱分析引言：半焦炭是一种常见的石墨质材料，具有多种应用领域，如电池、催化剂和碳基材料等。

了解半焦炭的结构和性质对其应用和优化具有重要意义。

红外光谱和拉曼光谱是两种常用的表征半焦炭结构和组分的研究方法。

本文将分别介绍半焦炭的红外光谱与拉曼光谱，并讨论这两种光谱在半焦炭研究领域中的应用。

红外光谱分析：红外光谱（IR）是一种通过测量物质吸收红外辐射的技术。

半焦炭在红外光谱中显示了许多特征峰，这些峰对应着材料中各种化学基团的振动模式。

通过分析半焦炭的红外光谱，可以确定其化学组成和结构。

在半焦炭的红外光谱中，常见的峰包括C-H伸缩振动峰、C=O伸缩振动峰、C=C伸缩振动峰等。

C-H伸缩振动峰的存在表明半焦炭中存在一定量的碳氢键。

C=O伸缩振动峰通常表示半焦炭中存在的羰基官能团，可能与氧化物或酮类相关。

C=C伸缩振动峰则指示了半焦炭中存在的芳香环结构。

此外，在红外光谱中，还可以观察到其他不同强度和位置的特征峰，这些峰对应着半焦炭的其他可能功能基团或结构。

通过比对半焦炭样品的红外光谱与已知化合物的光谱图谱进行分析，可以确定半焦炭样品的组成和结构。

拉曼光谱分析：拉曼光谱（Raman）是通过测量物质散射光的频率变化来研究物质的光谱。

与红外光谱不同，拉曼光谱对于半焦炭的研究提供了一种独特的结构信息。

在半焦炭的拉曼光谱中，常见的峰有D峰、G峰和2D峰。

D峰位于约1350cm^-1处，与材料中存在的有短程有序结构和无定形键相关。

G峰位于约1580cm^-1处，与材料中存在的芳香环结构和纵波光学声子相互作用有关。

2D峰则位于约2700 cm^-1处，与材料中存在的二维晶格振动模式有关。

通过分析拉曼光谱中这些特征峰的相对强度和位置，可以研究半焦炭的石墨化程度、晶格结构和微观缺陷等信息。

例如，G峰与D峰的强度比值（I_G/I_D）可以用来评估半焦炭的结晶度和石墨化程度。

应用领域：半焦炭的红外光谱和拉曼光谱分析在多个领域具有重要应用价值。

拉曼光谱在第三代半导体材料测试领域的应用

拉曼光谱在第三代半导体材料测试领域的应用付丙磊;张争光;王志越【摘要】The measurements of Raman spectroscopy for GaN material are summarized. This paper also shows the potential application of Raman spectroscopy in the non-destructive measurement of 3rd-generation-semiconductors.%对第三代半导体GaN材料体系的拉曼光谱测试进行了综述,并展望了其在第三代半导体无损检测领域的应用前景.【期刊名称】《电子工业专用设备》【年(卷),期】2018(000)004【总页数】5页(P42-45,65)【关键词】拉曼光谱;GaN;无损检测【作者】付丙磊;张争光;王志越【作者单位】中电科电子装备集团有限公司, 北京 100070;中电科电子装备集团有限公司, 北京 100070;中电科电子装备集团有限公司, 北京 100070【正文语种】中文【中图分类】TN304.07GaN是第三代半导体材料的重要代表，是固态光源和电力电子、微波射频器件的"核芯"，大量应用于航空、航天等重要领域，在半导体照明、新一代移动通信、智能电网、新能源汽车等民品领域市场前景广阔，是关乎国防安全和国民经济的战略性先进电子材料。

应力、有源区结温等性质对GaN器件性能具有相当重要的影响，如何对其进行精确、无损、便捷的检测成为科研及工业界亟需解决的重要问题。

拉曼光谱是利用光与物质的相互作用来进行材料分析的手段，具有非接触、无损等特点，可以得到材料应力、晶体组分、器件结温、自由载流子浓度等第三代半导体材料、器件的重要信息，在第三代半导体测试领域具有很好的应用前景。

本文综述了第三代半导体GaN材料体系的拉曼光谱性质，并对其在第三代半导体无损检测领域的应用前景进行了展望。

拉曼光谱方法实现RDX药柱内部压力的无损检测


冲剂和粘合剂 的谱 线 ，和 Ｒ Ｄ Ｘ 的拉 曼谱 混合 在一 起 。而 实
际应用 中，Ｒ Ｄ Ｘ本身 的压力 和应力是需要特别关 注的 ， 所 以
１ ／ １ ０ 。 ） 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
第２ 期
光谱学与光谱分析
言 目譬
４ ７ ３
２ 所示 。由于缓冲剂 和粘合 剂的影 响 ，实验测 得 的拉曼谱 和 计算 的有区别 。 但是 在测量的拉曼 谱 中，在 １ ２ １ ４ ． ９ ｃ ｍ 处 有个 明显的峰 ，和计算 的 Ｒ Ｄ Ｘ 的特征 峰符 合得 很好 ，说 明 这个拉 曼峰是来 自Ｒ ＤＸ。所以在实验 中， 我们研究这 个拉曼 峰在压力 下的移 动，由此 得 到 Ｒ ＤＸ的 内部压 力 。结 合理 论 计算我们选 择拉曼频移为 １ ２ １ ４ ． ９ ｃ ｍ 作 为特征谱线 进行测
刁 。
张拉曼谱 图通常由一定 数量 的拉 曼峰构成 ，置和强度 。每个谱峰对
收稿 日期 ：２ ０ １ ５ — ０ ９ — １ ６ ， 修订 日期 ：２ ０ １ ６ — ０ ２ — ２ ０ 基金项 目：国家 自然科 学基金面上项 目（ １ １ ２ ７ ４ ２ ６ ５ ） 资助
药成品率和生产质量的迫切需要 。
１ ＲＤ Ｘ拉曼特征谱 线的确定
在实 际应用 中 ，Ｒ Ｄ Ｘ药 柱在装 填过 程 中根据 设计 会 加 入不 同的缓 冲剂 和粘合剂 。这样 ， 测 到 的拉曼 谱 中就 会有缓
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） ，这种 散射称 为瑞利散射 。然 而 ， 还有 极小一部 分 （ 大 约
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Asymmetric C-H Stretch
Symmetric C-H Stretch C≡C Stretch
Vibrational modes of methane (CCl4)
463 cm-1
219 cm-1
Infrared inactive, Raman active vibrations
776 cm-1
1029cm-1 （C-Cห้องสมุดไป่ตู้ 803 cm-1环呼吸
3060cm-1r-H) 1600,1587cm-1 c=c)苯环 1039, 1022cm-1单取代
1000 cm-1环呼吸 787 cm-1环变形
Raman Spectroscopy
DLC
I n ten sity ( a.u .)
Diamond : 1335.5cm
-1
In ten sity( a.u )
G-mode
Diamond
500 1000 1500
-1
2000
2500
500
1000
1500
2000
-1
2500
Ra m an S hi ft (cm )
R am an S hi ft (c m )


Relatively simple and non-destructive structure analysis technique of carbon materials Powerful tool for the structural characterization of diamond or amorphous carbon materials.
6）醇和烷烃的拉曼光谱是相似的：I. C-O键与C-C键的力常
数或键的强度没有很大差别。II. 羟基和甲基的质量仅相 差2单位。 III.与C-H和N-H谱带比较，O-H拉曼谱带较 弱。
红外与拉曼谱图对比
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
Raman and Infrared Spectra of H-C≡C-H
（1）避免了荧光干扰；
（2）精度高； （3）消除了瑞利谱线； （4）测量速度快。
Polarization of CHCl3
Raman位移
对不同物质： 不同；
对同一物质： 与入射光频率无关；表征
分子振-转能级的特征物理量；定性与结构分析
的依据；
Raman散射的产生：光电场E中，分子产生
诱导偶极距
= E
分子极化率；
拉曼光谱与有机结构
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， 随单键双键三键谱带强度增加。
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。 3）环状化合物的对称呼吸振动常常是最强的拉曼谱带。
4）在拉曼光谱中，X=Y=Z，C=N=C，O=C=O-这类键
的对称伸缩振动是强谱带，反这类键的对称伸缩振 动是弱谱带。红外光谱与此相反。 5）C-C伸缩振动在拉曼光谱中是强谱带。
h0 +
Raman散射 h
E0基态， E1振动激发态； E0 + h0 ， E1 + h0 激发虚态； 获得能量后，跃迁到激发虚态. （1928年印度物理学家Raman C V 发现；1960年快速发展）
基本原理
1. Raman散射
Raman 散射的两种 跃迁能量差： h(0 - ) E=h(0 - ) E1 V=1 产 生 stokes 线 ； 强 ；基态分子多； E0 V=0 E=h(0 + ) 产 生 反 stokes 线 ； STOKES 弱； Raman位移： Raman 散 射 光 与 入 射光频率差； 0 - E1 + h0 E2 + h0
不对称振动→红外活性
Selection Rule for Raman Scattering

Must be change in polarizability


Non-Polar groups such as C-S, S-S, C=C, CC (triple bond), N=N and heavy atoms (I, Br, Hg) strong scatterers Symmetric stretching vibrations are much stronger scatterers than asymmetric stretching vibrations
h0
h(0 + )
h
ANTI-STOKES
Rayleigh
0
0 +
Infrared and Raman Spectra of Benzene
IR
Raman
拉曼光谱与红外光谱分析方法比较
拉曼光谱 光谱范围40-4000Cm-1 红外光谱 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
红外活性和拉曼活性振动
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； e
E
r e
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。
314 cm-1
Infrared active, Raman inactive vibrations
Infrared and Raman Spectrum of CCl4
Infrared spectrum
776 cm-1
314 cm-1
463 cm-1
Raman spectrum
219 cm-1
2941，2927cm-1 ASCH2 2854cm-1 SCH2 1444，1267 cm-1 CH2
第四章 拉曼光谱分析法
激光拉曼光谱基本原理
Rayleigh散射： 激发虚态 弹性碰撞； E1 + h0 无能量交换，仅 E0 + h0 改变方向； h0 Raman散射： h0 h0 非弹性碰撞 E1 ；方向改变且有 V=1 E0 V=0 能量交换；
Rayleigh散射
h(0 - )
激光Raman光谱仪
laser Raman spectroscopy
激光光源：He-Ne激光器，波长632.8nm； Ar激光器， 波长514.5nm， 488.0nm； 散射强度1/4 单色器： 光栅，多单色器； 检测器： 光电倍增管， 光子计数器；
傅立叶变换-拉曼光谱仪
FT-Raman spectroscopy 光源：Nd-YAG钇铝石榴石激光器（1.064m）； 检测器：高灵敏度的铟镓砷探头； 特点：
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
Some Raman Advantages
Here are some reasons why someone would prefer to use Raman Spectroscopy.
• Non-destructive to samples (minimal sample prep) • Higher temperature studies possible (don’t care about IR radiation) • Easily examine low wavenumber region: 100 cm-1 readily achieved. • Better microscopy; using visible light so can focus more tightly. • Easy sample prep: water is an excellent solvent for Raman. Can probe sample through transparent containers (glass or plastic bag).
选律
1 S 2 3 4
振动自由度：3N- 4 = 4
拉曼活性 红外活性
C S
S C S S C S
红外活性 拉曼光谱—源于极化率变化
红外光谱—源于偶极矩变化
对称中心分子CO2，CS2等，选律不相容。 无对称中心分子（例如SO2等），三种振动既是红外活 性振动，又是拉曼活性振动。
Polarization of CCl4