激光拉曼光谱分析

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1、1 2 0 9 0 7 0 1 1 0 2 42 激 光 拉 曼 光 谱1 概述2 拉曼效应3 拉曼光谱仪4 拉曼光谱图5 红外与拉曼比较31 概述 1800年，英国科学家W. Herschel 在测色温时(即波长越长，所具有的温度越高)，发现了红外光，InfraRed。 由于存在红外非活性的问题，因此人们又继续研究探索，在1928年的时候，由印度科学家V. C. Raman发现了拉曼效应，并获得1930年度Nobel物理奖。42 拉曼效应（1） 1）瑞利散射 一个频率为 的单色光（一般为可见光），当不被物体吸收时，大部分将保持原来的方向穿过物体，但大约有1/1051/103的光被散射到各个方

2、向。并且在与入射光垂直的方向，可以看到这种散射光。1871年科学家Rayleigh发现了这种现象，因此称之为瑞利散射。该种散射为弹性碰撞，光的频率不变。 波长较短的光，其瑞利散射强一些。这也是天空呈现蓝色的原因(日光中蓝光的瑞利散射是红光强度的10倍)。52 拉曼效应（2） 2）拉曼散射 当单色光照射在样品上，发生瑞利散射的同时，总发现有1左右的散射光频率与入射光不同。把这种效应命名为拉曼效应，（喇曼效应）。62 拉曼效应（3） 拉曼散射与入射光的波数无关，拉曼散射与入射光的波数无关，只与物质本身的分子结构所固有只与物质本身的分子结构所固有的的振动和转动能级结构有关振动和转动能级结构有关（与（

3、与红外光谱中所讲的分子的能级一红外光谱中所讲的分子的能级一致，但红外光谱反映的是这些能致，但红外光谱反映的是这些能级的转变对级的转变对入射光的吸收效应入射光的吸收效应，而拉曼光谱则反映的是而拉曼光谱则反映的是发射光谱发射光谱效应效应）。）。因此拉曼技术检测分子因此拉曼技术检测分子可用于鉴别物质的种类。可用于鉴别物质的种类。 72 拉曼效应（4）若入射光的波数为0，则拉曼散射的0i 。又称之为拉曼位移。E1为分子的基态；E2为除基态以外的某一能级（如某一振动态）E3和E3为该分子的受激虚态之能级。82 拉曼效应（5）1）处于基态E1的分子受入射光子h0的激发，跃迁到受激虚态E3，而后又回到基态E

4、1。或者E2的分子激发到E3，很快又回到E2，这两种情况下，能量都没有改变，这种弹性碰撞称之为瑞利散射，散射光的波数等于入射光的波数。92 拉曼效应（6）2）处于基态E1的分子受激发，跃迁到受激虚态E3，而后又回到基态E2（而非E1）。分子的能量损失了E2E1h。这种非弹性碰撞称之为斯托克斯散射（Stokes）。 散射波的波数等于0-102 拉曼效应（7）3）处于E2的分子受激发，跃迁到受激虚态E3，而后又回到E1。分子的能量增加了E2E1h。这种非弹性碰撞称之为反斯托克斯散射（AntiStokes）。 散射波的波数等于0112 拉曼效应（8） 斯托克斯散射和反斯托克斯散散统称为拉曼散射。实际

5、上，反斯托克斯散射的强度比较大，因此在拉曼光谱测定上习惯采用反斯托克斯散射。122 拉曼效应（9） 图中的E2 为除基态以外的某一能级，可以是分子的任何一个转动能级或者振动能级，因此分子产生的拉曼散射可以有多个不同的波数。132 拉曼效应（10）拉曼散射的多个不同的波数拉曼散射的多个不同的波数142 拉曼效应（11）拉曼散射的多个不同的波数拉曼散射的多个不同的波数153 拉曼光谱仪（1）1）激光光源：氩离子激光器，激光波长 514.5nm（绿光）, 氦氖激光器，激光波长 488.0nm（紫光）。激光的特点：偏振光，强度大，可聚集成很细的一束。照射在样品上的一个点（1微米区域），因此把激光拉曼光

6、谱又称之外激光拉曼微探针：Laser Raman Microscopy （LRM）163 拉曼光谱仪（2）2）仪器原理174 拉曼光谱图（1）184 拉曼光谱图（2）Nylon hydrophile 194 拉曼光谱图（3）Diamond sharp peak at 1332 cm-1, graphite broad hump at 1550 cm-1. 204 拉曼光谱图（4）215 红外与拉曼比较（1)1 都是研究分子结构（化学键）的分子振动、 转动光谱。2 红外光谱是吸收光谱，拉曼是发射光谱3 拉曼的频谱范围宽 104500cm1，红外的窄 2004000cm 1 。225 红外与拉曼比较（2)4 拉曼的激发波长可以是可见光区的任一激发源，因此其色散系统比较简单，（可见光区），而红外的辐射源和接收系统必须放在专门封闭的装置内。5 不具有偶极矩的分子，不产生红外吸收，但可产生拉曼散射。