Raman光谱学的原理及应用

ESR光谱学的原理和应用

ESR是电子自旋共振的简称（Electron Spin

Resonance）。 它是一种研究顺磁粒子的光谱学方法，被广泛地应用于材料科学、高分子科学等领域。材料的磁性主要由电子自旋决定，ESR能用来测定样品的分子结构和顺磁粒子的浓度。本书是在作者长期从事ESR教学工作的基础上写成的。

本书讲述了连续波的原理和脉冲ESR技术，并通过实例讲述了ESR的应用潜力。本书第一部分，主要论述ESR的理论和技术，含第1-4章：1. ESR的原理；2. 多重共振和脉冲ESR；3. 光谱分析；4. 多重频率和高场ESR。第二部分论述了近年来该方法在各领域中的应用实例，含第5-9章： 5.

ESR的应用；6. 在催化及环境科学中的应用；7. 在高分子科学中的应用；8. 自旋标记及分子动力学；9. 定量ESR的应用。每一章都有附录及参考文献目录。书的末尾有总目录和主题索引。

本书的第一作者A. 伦德是瑞典Linkoping大学资深教授、校委员会主席。他的研究兴趣包括辐射效应、自由基和化学物理等。

本书适合于物理系、化学系的大学生、研究生以及研究人员阅读。

刘克玲，退休研究员 (中国科学院过程工程研究所)

Keling Liu, Retired Research Professor

(Institute of Process Engineering,CAS)

光电子光谱学原理和应用(第3版)

Stefan Hufner, Universitat des Saarlandes, Fakultat fur

Physik und Elektrotechnik, Germany

Photoelectron Spectroscopy

Principles and Applications

Third Edition

2003, 662pp.

Hardcover EUR 96.25

ISBN 3-540-41802-4

Springer-Verlag

本书论述了当代原子、分子、固体和表面的电子结构，以及光发射、自旋极化光发射和光电子衍射等重要内容。初版于1994年，1995年出版第2版，这是2003年新出的第3版。

全书共11章，含461幅插图，28张表和书末3个附录，每一章均附有参考文献。第1章绪论，介绍了基本原理、历史进展、实验方面、光发射的理论；第2章核心能级及末态，论述了原子和分子中的核心能级结合能、固体中的核心能级结合能、核心极化；第3章电荷激发的末态：伴线、镍中的6eV伴线、金属中的光发射和窄能带等；第4章连续伴线和等离体子伴线：近自由电子系统中的XPS光发射、理论、实验结果；第5章简单分子和绝缘固体中的价轨函，双原子分子的光电子谱，高温超导体；第6章单电子近似中金属固体的价电子光发射、光发射理论、热效应；第7章介绍了能带结构和角分解光电子谱、自由电子终态模型、应用于计算能带结构的方法、实验的频带结构；第8章讨论表面态、表面效应、理论考虑、表面态的实验结果、量子阱态、表面心能级移位；第9章论述逆光电子谱学、表面态、体能带结构、吸附分子；第10章一般描述自旋极化光电子谱学，介绍了自旋极化光电子谱学例子和磁二向色性；第11章光电子衍射，举例说明基片光电子衍射、被吸附物光电子衍射及Fermi表面扫描。

拉曼光谱的应用

最近很多人都在找这个，从网上整理一套比较全面的分享出来，节省大家的时间。拉曼光谱技术以其信息丰富、制样简单、水的干扰小等独特优点，在化学、材料、物理、高分子、生物、医药、地质等领域有广泛的应用。

拉曼光谱的应用 1

拉曼光谱在有机化学方面主要是用作结构鉴定和分子相互作用的手段，它与红外光谱互为补充，可以鉴别特殊的结构特征或特征基团。拉曼位移的大小、强度及拉曼峰形状是鉴定化学键、官能团的重要依据。利用偏振特性，拉曼光谱还可以作为分子异构体判断的依据。

在无机化合物中金属离子和配位体间的共价键常具有拉曼活性，由此拉曼光谱可提供有关配位化合物的组成、结构和稳定性等信息。另外，许多无机化合物具有多种晶型结构，它们具有不同的拉曼活性，因此用拉曼光谱能测定和鉴别红外光谱无法完成的无机化合物的晶型结构。

在催化化学中，拉曼光谱能够提供催化剂本身以及表面上物种的结构信息，还可以对催化剂制备过程进行实时研究。同时，激光拉曼光谱是研究电极/溶液界面的结构和性能的重要方法，能够在分子水平上深入研究电化学界面结构、吸附和反应等基础问题并应用于电催化、腐蚀和电镀等领域。

拉曼光谱的应用 3

拉曼光谱可提供聚合物材料结构方面的许多重要信息。如分子结构与组成、立体规整性、结晶与去向、分子相互作用，以及表面和界面的结构等。从拉曼峰的宽度可以表征高分子材料的立体化学纯度。如无规立场试样或头-头，头-尾结构混杂的样品，拉曼峰是弱而宽，而高度有序样品具有强而尖锐的拉曼峰。

研究内容包括：

（1）化学结构和立构性判断：高分子中的C＝C、C-C、S-S、C-S、N-N等骨架对拉曼光谱非常敏感，常用来研究高分子的化学组份和结构。

（2）组分定量分析：拉曼散射强度与高分子的浓度成线性关系，给高分子组分含量分析带来方便。

（3）晶相与无定形相的表征以及聚合物结晶过程和结晶度的监测。

（4）动力学过程研究：伴随高分子反应的动力学过程如聚合、裂解、水解和结晶等。相应的拉曼光谱某些特征谱带会有强度的改变。

1 我和拉曼的那些不得不说的事

—— 披着羊皮的杨帆

一、拉曼光谱(Raman spectra)的历史过程：

拉曼光谱得名于印度物理学家拉曼(Raman)。1928年，拉曼首先从实验观察到单色的入射光投射到物质中后产生的散射，通过对散射光进行光谱分析，首先发现散射光除了含有与入射光相同频率的光外，还包含有与入射光频率不同的光。以后，人们将这种散射光与入射光频率不同的现象称为拉曼散射。拉曼因此获得诺贝尔奖。

当一束入射光通过样品时，在各个方向上都发生散射。拉曼光谱仪收集和检测与入射光成直角的散射光。由于收集和检测的散射光强度非常低，因此拉曼光谱的应用和发展受到很大限制。30年代拉曼光谱曾是研究分子结构的主要手段，此时的拉曼光谱仪是以汞弧灯为光源，物质产生的拉曼散射谱线极其微弱，因此应用受到限制。上世纪60年代，激光的问世为拉曼光谱仪的发展带来了蓬勃生机。早期作为光源使用的汞弧灯，被高功率、高能量、高单色性和高相干性的激光光源所代替。另外，高分辨率、低杂散光的双联和三联光栅单色仪，高灵敏度光电接收系统(光电倍增管和光子计数器)也在此期间研制成功，并实现了计算机和拉曼光谱仪的联机。70年代中期，不断提高的激光技术使得拉曼光谱技术的发展和应用更为广泛。

对在很大光谱范围内吸收的样品，激光器的多谱线输出和可调谐激光器的连续谱线输出，可以使人们很方便地选择合适的激发光进行共振拉曼光谱测量。用于样品的微区分析、不均匀表面检测等的空间分辨拉曼光谱技术(激光拉曼探针)也于同期诞生，到90年代末，高空间分辨拉曼光谱技术已经可以做到单分子检测。多通道测量和短脉冲激光技术配合，则实现了时间分辨拉曼光谱测试。这种光谱技术可用于短寿命自由基、化学反应的中间态、物质和系统的瞬间过程等方面的研究。1983年，Jennings等人成功地进行了傅里叶变换拉曼实验。此后，各型号的傅里叶变换拉曼光谱仪也先后问世。1986年，Hirschfeld和Chase在技术上实现了FT-拉曼光谱。1987年PE公司推出了第一台近红外激发傅里叶变换拉曼光谱仪。首部Fr-Raman专著于1991年正式出版。90年代初，为满足社会生产活动的需要，人们不断探索出多项新技术并应用于拉曼光谱仪中。例如：引进光纤对远距离或危险处的样品进行测量，用声光调制器(AOTF)代替光栅作为分 2 光元件测量拉曼光谱；利用全息带阻滤光片滤除瑞利散射的干扰等。激光拉曼光谱仪的性能也日臻完善，如：美国Spex公司和英国Reinshow公司相继推出了拉曼探针共焦激光拉曼光谱仪，低功率的激光光源的使用使激光器的使用寿命大大延长，共焦显微拉曼的引入实现了类似生物切片的激光拉曼扫描，从而得到样品在不同深度时的拉曼光谱。Dilor公司推出了多测点在线工业用拉曼系统，采用的光纤可达200m，从而使拉曼光谱的应用范围更加广阔。拉曼光谱仪以激光（excitation）作光源，光的单色性和强度都大大提高，拉曼散射仪的信号强度因而提高，拉曼光谱技术得以迅速发展，应用领域遍及物理，材料，化学，生物等学科，并已成为光谱学的一个分支——拉曼光谱学 (Raman Spectroscopy光谱学)。