拉曼光譜的原理特點（一）

昨天咱們講了紫外分光光度計，今天就說一說拉曼光譜法。

分子振動也可能引起分子極化率的變化，產生拉曼光譜。拉曼光譜不是觀察光的吸收, 而是觀察光的非彈性散射。非彈性散射光很弱，過去較難觀測。激光拉曼光譜的出現使靈敏度和分辨力大大提高，應用日益廣泛。

拉曼散射效應的進展

1928年，印度物理學家拉曼(C.V.Raman)首次發現曼散射效應，榮獲1930年的諾貝爾物理學獎。

1928-1940年，拉曼光譜成為研究分子結構的主要手段。

1960年以后，激光技術的發展使拉曼技術得以復興。由于激光束的高亮度、方向性和偏振性等優點，成為拉曼光譜的理想光源。隨探測技術的改進和對被測樣品要求的降低，目前在物理、化學、醫藥、工業等各個領域拉曼光譜得到了廣泛的應用，越來越受研究者的重視。

什么是拉曼光譜分析法

拉曼光譜分析法是基于印度科學家C.V.拉曼(Raman)所發現的拉曼散射效應，對與入射光頻率不同的散射光譜進行分析以得到分子振動、轉動方面信息，并應用于分子結構研究的一種分析方法。

拉曼光譜儀原理

當光線照射到分子并且和分子中的電子云及分子鍵結產生相互作用，就會發生拉曼效應。對于自發拉曼效應，光子將分子從基態激發到一個虛擬的能量狀態。當激發態的分子放出一個光子后并返回到一個不同于基態的旋轉或振動狀態。在基態與新狀態間的能量差會使得釋放光子的頻率與激發光線的波長不同。

如果最終振動狀態的分子比初始狀態時能量高，所激發出來的光子頻率則較低，以確保系統的總能量守衡。這一個頻率的改變被名為Stokes shift。如果最終振動狀態的分子比初始狀態時能量低，所激發出來的光子頻率則較高，這一個頻率的改變被名為Anti-Stokes shift。拉曼散射是由于能量透過光子和分子之間的相互作用而傳遞，就是一個非彈性散射的例子。

關于振動的配位，分子極化電位的改變或稱電子云的改變量，是分子拉曼效應必定的結果。極化率的變化量將決定拉曼散射強度。該模式頻率的改變是由樣品的旋轉和振動狀態決定。

1.Rayleigh散射：彈性碰撞;無能量交換，僅改變方向;

2.Raman散射：非彈性碰撞;方向改變且有能量交換;

拉曼光譜的特征

1. 對不同物質Raman 位移不同;

2.對同一物質Δν與入射光頻率無關;是表征分子振-轉能級的特征物理量;是定性與結構分析的依據;

3.拉曼線對稱地發布在瑞利線兩側，長波一側為斯托克斯線，短波一側為反斯托克斯線;

4.斯托克斯線強度比反斯托克斯線強;

拉曼譜圖的構成和特征

一張拉曼譜圖通常由一定數量的拉曼峰構成，每個拉曼峰代表了相應的拉曼位移和強度。每個譜峰對應于一種特定的分子鍵振動，其中既包括單一的化學鍵，例如C-C，C=C，N-O，C-H等，也包括由數個化學鍵組成的基團的振動，例如苯環的呼吸振動、多聚物長鏈的振動以及晶格振動等。

拉曼光譜可以提供樣品化學結構、相和形態、結晶度及分子相互作用的詳細信息。

主要的拉曼光譜儀

激光Raman光譜儀(laser Raman spectroscopy)

Ar激光器：

波長: 514.5nm，488.0nm;

單色器：

光柵，多單色器;

檢測器：

光電倍增管，光子計數器;

傅立葉變換-拉曼光譜儀(FT-Raman spectroscopy)

光源：Nd-YAG釔鋁石榴石激光器(1.064um);

檢測器：高靈敏度的銦鎵砷探頭;