激光拉曼光谱仪基本原理2讲解
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激光拉曼光谱仪基本原理
激光拉曼光谱是一种激光光子与宝石分子发生非弹性碰撞后,改变了原有入射频率的一种分子联合散射光谱,通常将这种非弹性碰撞的散射光谱称之为拉曼光谱散射光谱,通常将这种非弹性碰撞的散射光谱称之为拉曼光谱。
激光光子和分子碰撞过程中,除了被分子吸收以外,还会发生散射。由于碰撞方式不同,光子和分子之间存在多种散射形式:
1.弹性碰撞
光子和分子之间没有能量交换,仅改变了光子的运动方向,其散射频率等于入射频率,这种类型的散射在光谱上称为瑞利(Rayleigh)散射。
2.非弹性碰撞
光子和分子之间在碰撞时发生了能量交换,即改变了光子的运动方向,也改变了能量,使散射频率和入射频率有所不同。此类散射在光谱上被称为拉曼(Raman)散射。
3.拉曼散射的两种跃迁能量差
当散射光的频率低于入射光的频率,分子能量损失,这种类型的散射线称为斯托克斯(Stokes)线;若散射光的频率高于入射光的频率,分子能量增加,将这类散射线称之为反斯托克斯线。前者是分子吸收能量跃迁到较高能级,后者是分子放出能量跃迁到较低能级。
由于常温下分子通常都处在振动基态,所以拉曼散射中以斯托克斯线为主,反斯托克斯线的强度很低,一般很难观察到。斯托克斯线和反斯托克斯线统称为拉曼光谱。一般情况下,拉曼位移由宝石分子结构中的振动能级所决定,而与其辐射光源无关。