拉曼光谱的数据初步处理之欧阳歌谷创作

摘要

欧阳歌谷（2021.02.01）

本文主要目的是熟悉拉曼光谱仪原理，并掌握拉曼光谱仪的实验测量技术以及拉曼光谱的数据初步处理。

文章首先论述了拉曼光谱仪开发设计、安装调试中所应用的基本理论、设计原理与关键技术，介绍了激光拉曼光谱仪的发展动态、研究方向和国内外总体概况。其次阐述了拉曼散射的经典理论及其量子解释。并说明了分析拉曼光谱数据的各种可行的方法，包括平滑，滤波等。再次根据光谱仪器设计原理详细论述了分光光学系统的结构设计和激光拉曼光谱仪的总体设计，并且对各个部件的选择作用及原理做了详细的描述。最后，测量了几种样品的拉曼光谱，并利用文中阐述的光谱处理方法进行初步处理，并且进行了合理的分析对比。

总之，本文主要从两个方面来分析拉曼光谱仪的实验测量和光谱数据处理研究：一、拉曼光谱仪的结构，详细了解拉曼光谱仪的工作原理。二、拉曼光谱数据处理分析，用合理的方法处理拉曼光谱可以有效便捷的得到较为理想的实验结果。通过对四氯化碳、乙醇、正丁醇的光谱测量以及光谱数据分析，得到了较为理想实验效果，证明本文所论述方法的可行性和正确性。

关键词: 拉曼光谱仪光栅光谱分析

Abstract

Purpose of this paperisfamiliar withRamanSpectrometer, and mastery of experimental measurements ofRaman spectroscopyandRaman spectroscopytechniquespreliminarydataprocessing. The article firstdiscusses theRaman spectrometerdevelopment, design,installation and commissioningin theapplication of the basictheory,

designprinciples andkey technologies,laserRaman spectrometerdevelopments,research direction andoverall profileat home and abroad. The second section describesthe classical theoryof Ramanscatteringandquantumexplanation.And showsthe Ramanspectraofthe variouspossible ways, includingsmoothingand filtering.Againaccording tospectrometerdesign principlesdiscussed in detail thespectroscopicoptical systemdesignand laserRaman spectrometeroveralldesign, andthe choiceforthe role ofthe various componentsand the principle ofa detaileddescription. Finally, themeasuredRaman spectraof severalsamples, and use paper describesmethodsforspectralprocessinginitial treatment, and for a reasonableanalysis and comparison. In summary, this paper mainly fromtwoaspects to analyzeexperimental measurementsof Ramanspectroscopyand spectral dataprocessing research: First, the structure ofRaman spectroscopy, Raman spectroscopydetailed understanding ofthe working principle. Second,Raman spectroscopydata processing and analysis, a reasonableapproach toeffectiveand convenientRaman spectroscopycanbemore idealresults. Throughcarbon tetrachloride, ethanol, n-butanolandspectraldata analysisspectral measurementsobtainedmore satisfactoryexperimentalresultsdiscussed in this articledemonstratethe feasibility andcorrectness.

Keywords: Raman spectrometer grating spectral analys

目录

第1章引言1

1.1 拉曼光谱分析技术1

1.2 现代拉曼光谱技术与特点2

1.3研究拉曼光谱仪的意义2

1.4 本文的主要内容3

第2章基本理论4

2.1拉曼散射经典解释[8]4

2.2拉曼散射的量子解释6

2.2.1散射过程的量子跃迁6

2.2.2量子力学结果7

2.2.3 Placzek近似12

2.3拉曼光谱数据分析方法15

2.3.1数据平滑处理16

2.3.2基线校正18

2.3.3数据求导处理18

2.3.4数据增强算法18

2.3.5傅里叶变换19

2.3.6小波变换19

2.3.7 数字滤波20

第3章常规拉曼检测系统22

3.1 光源22

3.2 滤光片24

3.3 拉曼光谱仪及计算机软件25

3.3.1光栅26

3.3.2光电倍增管28

第4章拉曼光谱测量及数据处理和结论30

4.1 物质的拉曼光谱测量30

4.2拉曼光谱数据处理与分析33

4.2.1平滑处理33

4.2.2 低通滤波处理36