激光Raman光谱法

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激光拉曼光谱法

激光拉曼光谱法激光拉曼光谱法（LaserRamanSpectroscopy，LRS）是一项非常重要的光谱技术，它是利用比较强的激光光束来测定物质的结构和化学性质。

技术的基本原理是利用激光照射被检测物质，使其中的原子能量升高，从而产生拉曼散射，通过测量散射光，可以获得有关物质结构和化学性质的信息。

简而言之，激光拉曼光谱法是利用激光光束使物质发射出拉曼散射，从而获得物质的结构和化学属性的一种光谱技术。

激光拉曼光谱法的优点主要有四：首先，它是一种非破坏性的检测方法，可以测量微量样品；其次，它具有良好的空间分辨率，可以对多种材料进行非破坏性检测；再次，它具有较强的抗噪声能力，并且测量精度高；最后，它可以用来测量几乎所有物质，涵盖了生物、化学和物理学等多个领域。

激光拉曼光谱法的应用非常广泛，它可以用来测量有机物、无机物、晶体以及液体的物理性质、结构和化学性质，同时可以用于对分子的排序和重组、纳米结构的测量以及蛋白质的结构分析，等等。

例如，激光拉曼光谱法可以用来分析有机材料、无机材料以及半导体材料，也可以用来测量液体、固体、粉体等材料的某些特性。

激光拉曼光谱法的精度取决于多种因素，主要有激光束能量、激光束精度、样品大小、样品分布和测量环境等。

因此，在实际使用时，必须按照规定的标准来选择合适的激光束、样品大小以及测量环境，以确保能够获得准确的测量结果。

除此之外，在使用激光拉曼光谱法测量样品时，为了避免环境温度和湿度等外界因素的影响，最好在封闭空间中进行测量。

总之，激光拉曼光谱法是一种非常实用的光谱技术，它可以用来检测有机物、无机物、晶体以及液体的物理性质、结构和化学性质，为分析物质的组成和结构提供了一种简洁、准确的方法。

当然，要想获得准确的测量结果，就必须根据测量样品的特性，选择合适的激光束、样品大小以及测量环境，严格按照规定的标准来进行测量。

激光拉曼光谱

激光拉曼光谱激光拉曼光谱(Laser-RamanSpectroscopy，简称LRS)是一种利用激光来分析物质结构的一种光谱技术，它利用一个发射激光光束，并用它强烈聚焦在分析物的表面上，使之发射出一个与激光光束频率不同的被称为拉曼散射的光束，从而得到拉曼光谱，从而分析和判断物质的分子结构、晶体结构等。

激光拉曼光谱技术由Laser Raman Spectroscopy隐含在其中，是一种把激光光束投影到物体表面，并对物体表面反射出的光线进行分析、测定其频率特征来达到分析物体结构的一种技术。

激光拉曼光谱有着广泛的研究应用，它既可以用于分析固体，也可以用于分析液体，还可以用于分析气体，用于研究物体的结构，用于研究物体的性能以及用于研究物体的分子组成或结构的研究。

激光拉曼光谱的基本原理是利用激光对物体表面发射的光线进行发射分析，因此拉曼光谱仪是一种采用双光路，一个使用激光发射光束，另一个使用拉曼散射分析激光发射光束反射回来的信号，从而分析该物体的光谱特性的仪器。

通过概率分析拉曼散射信号，可以推断出分子或晶体结构特性，从而获得其结构信息，进而研究物体的性能。

例如，在材料科学领域，可以通过激光拉曼光谱技术分析出晶体的结构信息，从而了解晶体的性质和物理特性，并获得晶体的分子结构参数，进而研究其特性。

激光拉曼光谱技术具有品质检测简便、快速、稳定、可靠、耗能低等优点，已经广泛应用在航天、航空、军事、制造业、生物、化学、电子等诸多领域。

此外，激光拉曼光谱技术的应用涉及的领域还不断扩大，例如，在汽车制造业和医疗领域，激光拉曼光谱技术应用也越来越广泛。

激光拉曼光谱技术具有很高的研究和应用价值，它是一种测定物体结构的有效方法。

但是，激光拉曼光谱技术仍然有一定的局限性，因为其分析效率低，容易受到环境噪声的干扰，还可能因为激光发射时的频率不够均匀而影响分析结果。

激光拉曼光谱技术是一种重要的光谱技术，正得到越来越多的研究与应用，也应得到相应的重视。

激光拉曼光谱分析法

激光拉曼光谱分析法首先，让我们来了解激光拉曼光谱分析的原理。

拉曼光谱是指物质分子与光子相互作用后发生的能量改变所产生的光的散射现象。

当激光照射到样品表面时，部分被散射，其中一部分发生拉曼散射，即光子在与物质分子相互作用后发生频率改变的过程。

拉曼散射光中含有与样品中分子振动、转动和其他模式有关的信息，通过分析拉曼散射光的频率和强度，可以确定样品的化学成分、结构和状态。

为了实现激光拉曼光谱的测量，需要一套专门的仪器设备。

最基本的设备包括激光器、样品架、光谱仪等。

激光器用于产生高能量、单色的激光束，通常使用激光二极管或激光器作为光源。

样品架用于将待测样品放置在激光束中，确保样品与激光充分接触。

光谱仪用于收集并分析拉曼散射光的频率和强度，通常使用光栅或干涉仪作为光谱分析装置。

激光拉曼光谱的测量过程主要包括样品的准备、实验参数的设置、光谱测量和数据分析等步骤。

首先，需要将待测样品制备成适当的形式，如固体样品可以通过压片或微晶片技术制备，液体样品可以直接放置在样品架上。

然后，根据样品的性质和分析要求，设置合适的激光器功率、波长和探测器增益等参数。

接下来，将样品架放置在激光束中，通过调整样品位置和激光聚焦来最大化拉曼散射光的强度。

然后，使用光谱仪收集拉曼散射光的光谱数据，并通过傅里叶变换等数学方法将时间域数据转换为频域数据。

最后，根据光谱图像和峰位、峰形等特征，可以确定样品的化学成分、结构和状态。

激光拉曼光谱分析法在不同领域具有广泛的应用。

在材料科学领域，可以利用激光拉曼光谱分析法研究材料的结构和相变过程，例如确定纳米材料的尺寸和形态、表征薄膜的物理性质等。

在生物医学领域，可以使用激光拉曼光谱分析法研究生物分子的结构和功能，如检测肿瘤标记物、鉴定细菌和病毒等。

在环境监测领域，可以利用激光拉曼光谱分析法迅速检测土壤、水体、空气中的污染物，例如检测水中重金属离子、鉴别有机污染物等。

综上所述，激光拉曼光谱分析法是一种高分辨率、非破坏性的分析技术，广泛应用于材料科学、生物医学、环境监测等领域。

激光拉曼光谱

激光拉曼光谱激光拉曼光谱技术是一种基于激光和拉曼散射原理的光谱分析技术，它通过测量拉曼光谱，研究物质的化学结构、成分信息、物性参数等，以及拉曼光谱和分子结构的关系，为物理、化学和材料科学领域提供了广泛的研究和应用机会。

激光拉曼光谱的研究方法包括电子及共振光谱技术，它可以用来探测物质的结构和性质，也可以识别和分析物质的成分。

激光拉曼光谱的技术依赖的理论基础可以分为普通的拉曼原理、共振拉曼原理和复合拉曼原理。

拉曼原理是由拉曼散射测量分析物质中元素振动或颗粒所产生的拉曼散射现象，这种现象所产生的拉曼光谱容易识别物质的成分和结构。

共振拉曼散射是由物质的外电子云或共价键的频率相关的电磁场的组合而观测到的，它可以获得元素在物质中的分子结构，从而获得物质的化学结构信息。

复合拉曼散射是指拉曼散射和共振拉曼散射结合在一起使用，可以获得更多的信息。

激光拉曼光谱技术是一种灵敏、高分辨率的分析技术，可以应用于多种物质，如生物、材料、环境等，它可以用来检测机理、探索结构、计算反应率,在广泛应用于物理化学研究和机械工程制造领域。

激光拉曼光谱技术的优点可归纳为：（1）精确可靠，它可以测量到物质结构的非常小的变化，而不会受到其他因素的影响；（2）灵敏度高，可以探测到痕量物质；（3）可以获得高分辨率的全光谱信息；（4）可以检测物质的多种特性；（5）对物质的测量不受环境的影响；（6）快速测量，可以快速分析多种物质。

激光拉曼光谱技术的应用十分广泛，它可以应用于工业领域的控制及检测，如分析精细化学品；也可以应用于表面分析，如金属和多层膜结构的探索；可以应用于生命科学领域，如生物分子和生物大分子的结构和物性参数的检测；还可以应用于环境领域，如分析气体、水体中的痕量化学物；还可以应用于材料工程领域，如分析材料的结构和组成，以及晶体内部的分析等。

总之，激光拉曼光谱技术在物理、化学、材料工程、环境等多个领域中都有着广泛的应用，它拥有良好的准确性、灵敏性以及全光谱信息分析能力，而且操作简单便捷，是一种重要的分析技术。

激光拉曼光谱的基本原理和应用

激光拉曼光谱的基本原理和应用概述激光拉曼光谱是一种分析化学技术，通过激光与物质相互作用产生拉曼散射，来研究物质的结构、组成和分子间相互作用。

它具有非破坏性、无需样品准备和实时性等优点，逐渐成为了化学、材料科学、生物科学等领域的重要工具。

基本原理1.激光激发：使用单色激光激发样品，激光光源通常采用连续激光或脉冲激光。

2.拉曼散射：激光与物质相互作用时，部分光子会发生能量改变，产生拉曼散射。

拉曼散射分为斯托克斯拉曼散射和反斯托克斯拉曼散射两种类型。

3.能量转移：拉曼散射中发生的能量转移可以反映样品的各种信息，包括化学成分、结构、晶格振动、分子动力学等。

4.光谱测量：将拉曼散射的频率和强度进行测量，得到拉曼光谱。

拉曼光谱可以通过光谱解析获得样品的详细信息。

应用领域1. 分析化学•定性分析：通过比对拉曼光谱数据库，可以鉴定物质的组成和结构，例如鉴别药品中的成分、研究有机化合物的结构等。

•定量分析：利用拉曼光谱与物质的浓度之间的关系，可以进行定量分析，例如测定食品中的添加剂含量、检测环境中的污染物等。

•微生物检测：拉曼光谱可以用于微生物的快速检测与鉴别，例如检测食品中的细菌、水质中的藻类等。

2. 材料科学•表征材料：激光拉曼光谱可以用于表征各种材料，包括无机材料、有机材料和生物材料等，例如研究催化剂的表面性质、分析聚合物的分子结构等。

•动态研究：拉曼光谱可以实时监测样品的变化过程，例如观察材料的相变、溶液的反应动力学等。

•薄膜制备：通过拉曼光谱的组成分析，可以优化薄膜的制备过程，提高其性能。

3. 生物科学•细胞研究：利用激光拉曼光谱，可以对细胞的化学成分进行非破坏性分析，例如观察细胞的代谢活性、鉴别癌细胞等。

•药物研发：拉曼光谱可以用于药物的研发过程中，以评估其结构、稳定性和溶解度等。

•生物分子结构解析：通过拉曼光谱，可以研究生物分子的结构和相互作用，例如蛋白质的折叠状态、核酸的结构等。

研究进展•激光技术的进步：随着激光技术的不断发展，激光拉曼光谱的应用范围和灵敏度得到了显著提高。

激光拉曼光谱法

(5)二种光谱方法互相补充，对分子结构的鉴定红外和拉曼是两种相互补充而不能代替的光谱方法。
二、拉曼光谱的谱图特征
由拉曼光谱可以获得有机化合物的各种结构信息：
1）同种原子非极性键S—S，C＝C，N＝N，C≡C, 强拉曼谱带，随单键双键三键谱带强度增加。
2）红外光谱中，由C≡N，C＝S，S—H伸缩振动的谱带较弱或强度可变，而拉曼光谱中则是强谱带。
6）C—C伸缩振动谱带在拉曼光谱中强，红外光谱中弱。
7）醇和烷烃的拉曼光谱是相似的。 I. C—O键与C—C键的力常数或键的强度没有很大差别。 II. 羟基和甲基的质量仅相差2单位。 III.与C—H和N—H谱带比较，O—H拉曼谱带较弱。
红外与拉曼谱图对比
红外光谱：基团；拉曼光谱：分子骨架测定。
测量共振拉曼效应时的注意点：
1.多谱线输出的激光器（或可调谐的激光器）。 2.试样的浓度必须很低
避免产生热分解作用，通常在10-8 mol·L-1左右。共振拉曼散射的强度较普通拉曼谱带的强度增加104～ 106倍，需要的试样浓度很低，故在研究具有发色基团的样品和低浓度的生物样品有很大应用。
内容选择
10.5.1 激光拉曼光谱法概述
Rayleigh散射：弹性碰撞：
激发虚态 E1 + h0
h(0 - )
无能量交换，仅
改变方向。
h0
Raman散射：
E0 + h0 h0 h0
h0 +
非弹性碰撞： E1
υ=1
方向改变且有能量交换。
E0
υ=0
Rayleigh散射
h
Raman散射
E0基态， E1振动激发态； E0 + h0 ， E1 + h0 激发虚态。

激光拉曼光谱法

激光拉曼光谱法近年来，新型材料在科学和技术领域发挥着越来越重要的作用，在许多领域得到广泛应用，如电子、医疗、航空、石油化工等等。

更重要的是，新型材料的研究为了科学的进步和社会的发展提供了重要的帮助。

为了更好地探索新型材料，人们开发了许多不同的技术，其中最受欢迎的技术之一就是激光拉曼光谱法。

激光拉曼光谱法是利用激光的近红外区的低能量激光束扫描材料样品，材料样品中的元素会发出特定波长的拉曼光谱，人们可以通过对这些拉曼光谱的谱线高度和宽度比较发现，材料样品中的元素种类和含量。

激光拉曼光谱法可以精确测定每种元素在样品中的含量，因此它在新型材料的研究中发挥了重要作用。

首先，激光拉曼光谱法可以提供快速准确的分析数据。

由于激光拉曼光谱仪的灵敏度很高，它能够快速准确的识别元素，并准确的测定它们的含量，这样可以更快速的研究新型材料。

其次，激光拉曼光谱法可以更准确地分析样品中的元素种类和含量。

比起传统的化学分析技术，激光拉曼光谱法不仅具有准确性更高，而且检测的范围更广。

因此，激光拉曼光谱法可以更准确的测定新型材料中的元素种类和含量，从而精确地探索新型材料。

另外，激光拉曼光谱法也可以研究新型材料的结构和性质。

由于激光拉曼光谱仪可以检测新型材料中的元素种类和含量，并且可以精确地了解元素之间的相互作用，从而更好地探索新型材料的结构和性质。

而且，激光拉曼光谱法还可以检测新型材料的变化。

例如，可以通过比较新型材料的拉曼光谱的谱线高度和宽度来分析新型材料的变化情况，从而更好地研究新型材料。

总之，激光拉曼光谱法无疑是一种非常有用的分析技术，它可以更好地探索新型材料，揭示新型材料的价值，为科学的发展和社会的进步做出贡献。

01激光拉曼光谱法

把入射光频率位置作为零，频率位移(拉曼位移)的数值正好对应于分子振动或转动能级跃迁的频率。
(3) 激发光是可见光，在可见光区测分子振动光谱。 (4) 拉曼光谱中的基团振动频率和红外光谱相同。
酮羰基的伸缩振动在红外光谱中位于1710cm-1附近，而拉曼光谱中总在（1710土3）cm-1。
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②拉曼活性振动诱导偶极矩 = E
非极性基团，对称分子。拉曼活性振动-伴随有极化率变化的振动。
对称分子：对称振动→拉曼活06性:0。8:5不5 对称振动→红外活性
(二) Raman光谱
CCl4的Ramam光谱图
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1. Raman光谱特点
(1) 拉曼光谱记录的是stoke 线。 (2) 测量相对单色激发光频率的位移。
(1) 对不同物质：不同。
(2) 对同一物质：与入射光频率无关；表征分子振-
转能级的特征物理量；定性与结构分析的依据；分子振-转
光谱；与红外光谱互补。
(3) Raman散射的产生：光电场E中，分子产生诱导偶极
矩，即
= E
分子极化率，分子电子云分布改变的难易程度。
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4）环状化合物的对称呼吸振动常常是最强的拉曼谱带。形成环状骨架的键同时振动。
5）在拉曼光谱中， X＝Y＝Z，C＝N＝C，O＝C＝O 这类键的对称伸缩振动是强谱带，反之，非对称伸缩振动是弱谱带。红外光谱与此相反。
6）C—C伸缩振动谱带在拉曼光谱中强，红外光谱中弱。
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3.实验结束，首先取出样品，关断电源。 4.注意激光器电源开、关机的顺序正好相反。
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四、激光拉曼光谱法的应用

激光拉曼光谱的原理

激光拉曼光谱的原理
激光拉曼光谱（Laser Raman Spectroscopy）是一种非常强大的分析技术，它利用激光光源和拉曼散射效应来获得样品的分子结构和化学成分信息。

激光拉曼光谱的原理可以概括如下：
1. 激光光源：激光拉曼光谱的核心是激光器，通常使用单色激光源，如氦氖激光器（He-Ne）或激光二极管激光器（例如Nd:YAG激光器）。

激光光源发出单一波长的激光光束，通常是可见光或近红外光。

2. 样品激发：激光光束照射到待分析的样品上。

激光光子与样品中的分子相互作用，引起分子的振动、转动和能级变化。

这些过程会导致光子的散射。

3. 拉曼散射：当激光光子与样品中的分子相互作用时，部分光子的能量会发生微小的频率变化，这就是拉曼散射。

拉曼散射产生的光子具有不同的频率或波数，其中一些频率高于激光光子，而另一些则低于它。

这种频率变化的光子被称为拉曼散射光子。

4. 原始光与拉曼散射光的分离：拉曼散射光子与原始的激光光子分开，通常通过使用光谱仪中的光栅或其他分光元件。

这使得能够将拉曼散射光子分离并记录其频率。

5. 光谱分析：分离后的拉曼光谱通过光谱仪传递到检测器上，记录不同频率（波数）下的光强度。

这个拉曼光谱包含了样品中不同分子的振动和转动模式的信息。

6. 数据解释：通过分析拉曼光谱，可以识别样品中的不同分子、它们的浓度以及分子之间的相互作用。

这使得激光拉曼光谱成为一种非侵入性、非破坏性的分析工具，可用于化学、材料科学、生物学和环境科学等领域。

总的来说，激光拉曼光谱的原理是基于激光散射的现象，通过测量拉曼光谱，可以提供有关样品分子结构和成分的宝贵信息。

激光拉曼光谱原理

激光拉曼光谱原理
激光拉曼光谱是一种用于分析物质成分和结构的非损伤性技术。

它利用激光光源照射样品，当光与样品相互作用时，其中一部分光被散射，并通过集成光谱仪进行分析。

激光拉曼光谱基于拉曼散射效应，拉曼散射是指光在与物质相互作用时改变频率和能量的现象。

当激光与样品相互作用时，有一部分光被散射，并且散射光的频率可能会发生变化。

这些频率的变化量与样品的分子振动和旋转相关。

拉曼散射光中的频率变化通常非常小，因此需要使用高分辨的光谱仪来检测。

光谱仪通常由一个光栅或干涉仪组成，可以将不同频率的光分离开来，并测量其强度。

这样就可以得到一个频率与强度的光谱图。

激光拉曼光谱可以用于分析各种类型的样品，包括固体、液体和气体。

对于固体样品，激光光源可以通过显微镜聚焦到样品表面上的微小区域，以获得高空间分辨率的光谱信息。

对于液体和气体样品，可以通过光纤将光源引导到样品中，以获取其拉曼光谱。

通过对激光拉曼光谱的分析，可以确定样品中的分子组成和结构信息。

每种分子都有独特的拉曼光谱特征，因此可以通过比对实验结果与已知标准光谱库来确定样品的成分。

此外，还可以通过观察峰值的位置、强度和形状来推断样品的分子结构和化学键信息。

激光拉曼光谱具有高灵敏度、非破坏性、快速分析等优点，因此广泛应用于材料科学、化学、生物医学等领域的研究和实际应用中。

激光拉曼光谱的原理和应用及常见问题

对于拉曼散射来说，分子由基态 E0 被激发至振动激发态 E1，光子失去的能量与分子得到的能量相等为△E 反映了指定能级的变化。因此，与之相对应的光子频率也是具有特征性的，根据光子频率变化就可以判断出分子中所含有的化学键或基团。这就是拉曼光谱可以作为分子结构的分析工具的理论工具。
拉曼光谱仪的主要部件有：激光光源、样品室、分光系统、光电检测器、记录仪和计算机。
表面和薄膜拉曼光谱在材料的研究方面，在相组成界面、晶界等课题中可以做很多我作。最近，对于拉曼光谱在金刚石和类金刚石薄膜的研究工作中的应用，国内外学者的兴趣有增无减。拉曼光谱已成 CVD（化学气相沉积法）制备薄膜的检测和鉴定手段。另外，LB 膜的拉曼光谱研究、二氧化硅薄膜氮化的拉曼光谱研究都已见报道。尽管拉曼散射很弱，拉曼光谱通常不够灵敏，但利用工振或表面增强拉曼技术就可以大大加强拉曼光谱的灵敏度。表面增强拉曼光谱学（SERS）已成为拉曼光谱研究中活跃的一个领域。
高聚物拉曼光谱可以提供关于碳链或环的结构信息。在确定异构体（单休异构、位置异构、几何异构和空间立现异构等）的研究中拉曼光谱可以发挥其独特作用。电活性聚合物如聚毗咯、聚噻吩等的研究常利用拉曼光谱为工具，在高聚物的工业生产方面，如对受挤压线性聚乙烯的形态、高强度纤维中紧束分子的观测，以及聚乙烯磨损碎片结晶度的测量等研究中都彩了拉曼光谱。
应用激光拉曼光谱法的应用有以下几种：在有机化学上的应用，在高聚物上的应用，在生物方面上的应用，在表面和薄膜方面的应用。
有机化学拉曼光谱在有机化键、官能团的重要依据。利用偏振特性，拉曼光谱还可以作为顺反式结构判断的依据。
发展传统的光栅分光拉曼光谱仪，彩的是逐点扫描，单道记录的方法，十分浪费时间。而且激光拉曼光谱仪所用的激光很容易激发出荧光来，影响测定。为避免传统激光光谱仪的弊端近来研制出了两种新型的光谱仪：傅里叶变换近红外激光拉曼光谱仪和共焦激光光谱仪。傅里叶拉曼光谱仪由激光光源、试样室、迈克尔逊干淑仪、特殊滤光器、检测器组成。傅里叶拉曼光谱仪和光路与傅里叶红外光谱仪的光路比较相象。检测到的信号经放大器由计算机收集处理。

激光拉曼光谱法的原理和应用实例

激光拉曼光谱法的原理和应用实例1. 原理激光拉曼光谱法是通过激发样品中的分子振动使其发生光散射，进而通过分析散射光子的能量变化来确定样品的组成和结构。

其原理主要涉及以下几个方面：1.1 拉曼散射拉曼散射是光与分子相互作用产生的光散射现象。

当光与样品分子相互作用时，部分光子的能量会发生改变，这种能量变化即为拉曼散射。

拉曼散射分为斯托克斯拉曼散射和反斯托克斯拉曼散射两种，其中斯托克斯拉曼散射的光子能量减小，反斯托克斯拉曼散射的光子能量增大。

1.2 激发光源激光是产生拉曼散射的关键光源。

激光具有单色性、高亮度和狭窄线宽等特点，能够提供足够的功率和光子密度。

常用的激光光源包括氦氖激光器、固体激光器和半导体激光器等。

1.3 散射光子激发样品后，样品发射出的散射光子包含了拉曼散射光子。

这些散射光子的能量在激发光子的基础上发生了变化，通过测量散射光子的能量变化可以推断出样品的振动模式和化学成分。

2. 应用实例激光拉曼光谱法在许多领域中都有广泛的应用，下面列举了几个典型的应用实例。

2.1 材料科学激光拉曼光谱法在材料科学中被用于材料的组成和结构分析。

通过测量散射光子能量的变化，可以得到材料中不同化学键的振动信息，从而确定其组成和结构。

这对于材料的研发和分析具有重要意义。

2.2 生物医学激光拉曼光谱法在生物医学领域中被广泛应用于生物分子的定量和定性分析。

通过测量生物样品中的拉曼散射光子能量变化，可以获得样品中不同化学物质的信息，包括蛋白质、核酸和脂类等。

这对于研究疾病的发生机制和诊断具有重要意义。

2.3 环境监测激光拉曼光谱法在环境监测中可用于检测和分析土壤、水和大气等环境样品中的化学物质。

通过测量散射光子的能量变化，可以确定样品中的有机物、无机物和污染物等成分，从而评估环境污染状况。

2.4 食品安全激光拉曼光谱法在食品安全检测中起到重要作用。

利用激光拉曼技术可以检测食品中的农药残留、添加剂和污染物等有害物质，确保食品的质量和安全。

激光拉曼光谱分析法

4 激光Raman光谱法的应用
4.1.1 有机化合物结构分析
对于有机化合物的结构研究，虽然Raman光谱的应用远不如红外吸收光谱广泛，但Raman光谱适合于测定有机分子的骨架，并能够方便地区分各种异构体，如位置异构、几何异构、顺反异构等。
官能团不是孤立的，在不同的分子中，相同官能团的Raman位移有一定的差异，△ 不是固定的频率，而是在某一频率范围内变动。
光是电磁辐射，其作用于物质，光子与物质分子发生碰撞时，产生散射光。
01
当物质颗粒尺寸小于入射光波长，产生拉曼散射和瑞利散射。
03
非弹性碰撞不但改变方向，还有能量交换和频率改变，称拉曼散射。
05
当物质颗粒尺寸等于或大于入射光波长，产生丁达尔散射。
02
弹性碰撞时无能量交换，且不改变频率，,仅改变运动方向，称瑞利散射；
11.3.1 色散型Raman光谱仪
11.3.1.3 单色器色散型Raman光谱仪采用多单色器系统，如双单色器、三单色器。最好的是带有全息光栅的双单色器，能有效消除杂散光，使与激光波长非常接近的弱Raman线得到检测。在傅里叶变换Raman光谱仪中，以Michelson(迈克耳孙)干涉仪代替色散元件，光源利用率高，可采用红外激光光源，以避免分析物或杂质的荧光干扰。 11.3.1.4. 检测器一般采用光电倍增管。为减少荧光的干扰，在色散型仪器中可用CCD检测器。常用的检测器为Ga-As光阴极光电倍增管，光谱响应范围宽，量子效率高，而且在可见光区内的响应稳定。傅里叶变换型仪器中多选用液氮冷却锗光电阻作为检测器。
3.2 傅里叶变换Raman光谱仪
01
02
4.1 定性分析 Raman位移△ 表征了分子中不同基团振动的特性，因此，可以通过测定△ 对分子进行定性和结构分析。另外，还可通过退偏比ρ的测定确定分子的对称性。无机、有机、高分子等化合物的定性分析；生物大分子的构象变化及相互作用研究；各种材料（包括纳米材料、生物材料、金刚石）和膜（包括半导体薄膜、生物膜）的Raman分析；矿物组成分析；宝石、文物、公安样品的无损鉴定等方面。

第三章激光拉曼散射光谱法

非极性分子在外电场作用下会产生偶极，成为极性分子；极性分子在外电场作用下本来就具有的固有偶极会增大，分子极性进一步增大。这种在外电场作用下，正、负电荷中心不重合程度增大的现象，称为变形极化，变形极化所致的偶极称为诱导偶极(induced dipole)。
3.1.2 激光拉曼光谱与红外光谱比较
(2) 具有极好的方向性。激光几乎是一束平行光，例如，红宝石激光器发射的光束，其发射角只有3分多。激光是非常强的光源。由于激光的方向性好，所以能量能集中在一个很窄的范围内，即激光在单位面积上的强度远远高于普通光源。
由于激光的这些特点，它是拉曼散射光谱的理想光源，激光拉曼谱仪比用汞弧灯作光源的经典拉曼光谱仪具有明显的优点：
激光拉曼光谱
红外光谱
拉曼效应产生于入射光子与分子振动能红外光谱是入射光子引起分子中成键原子
级的能量交换 .
振动能级的跃迁而产生的光谱。
拉曼频率位移的程度正好相当于红外吸互补收频率。因此红外测量能够得到的信息同样也出现在拉曼光谱中.
红外光谱解析中的定性三要素(即吸收红外光谱分析中的定性三要素（吸收频率、频率、强度和峰形)对拉曼光谱解析也强度和峰形适用。但拉曼光谱中还有退偏振比。
第3章激光拉曼散射光谱法 laser Raman spectroscopy
拉曼光谱是一种散射光谱
拉曼散射光谱的基本概念
拉曼散射：拉曼光谱为散射光谱。当一束频率为 0的入射光照射到气体、液体或透明晶体样品上时，绝大Байду номын сангаас分可以透过，大约有0.1％的入射光与样品分子之间发生非弹性碰撞，即在碰撞时有能量交换，这种光散射称为拉曼散射；瑞利散射：若入射光与样品分子之间发生弹性碰撞，即两者之间没有能量交换，这种光散射称为瑞利散射。

22激光拉曼光谱分析

22激光拉曼光谱分析激光拉曼光谱分析的基本概念激光拉曼光谱分析是利用物质对入射光产生的拉曼散射来研究分子的振动，从而对物质（分子）进行定性、定量和结构分析的一种分析方法。

光的散射：丁铎尔散射:是指光通过含有许多大质点(其颗粒大小的数量级等于光的波长)的介质时产生的散射。

乳状液、悬浮液、胶体溶液等引起的散射属于此类。

分子散射:又可分为瑞利散射和拉曼散射。

它们都是由比光的波长小得多的分子或分子聚集体与光作用而产生的。

瑞利散射当光子与物质中的分子发生完全弹性碰撞时，光子与分子之间没有能量交换，则光子的能量保持不变，散射光的频率与入射光的频率相同，只是光子的运动方向发生改变。

这种散射是完全弹性散射，文献上通常称之为瑞利散射。

拉曼散射当光子与物质中的分子发生非完全弹性碰撞时，光子与分子之间将发生能量交换，光子把一部分能量传给分子，或者从分子那里得到一部分能量，光子的能量就会减少或增加。

这样，光子不仅改变了运动方向，其频率也与入射光的频率不同。

这种由非完全弹性碰撞产生的非完全弹性散射，称为拉曼散射。

拉曼散射光与瑞利散射光的频率差称为拉曼位移。

本节主要内容一.激法拉曼光谱法的特点二.激光拉曼光谱法的基本原理三.激光拉曼光谱仪的结构四.激光拉曼光谱图的一般特征五.激光拉曼光谱法的优缺点及其用途一．激光拉曼光谱法的特点1.样品可以是固体、液体或气体。

2.以单色激光为光源。

因激光的单色性、相干性好，强度大，可以聚焦成很细的光束，可以获得较强的拉曼散射，可对块状样品的某个微区进行分析。

3.检测信号是拉曼散射光，根据拉曼散射线的频率求得拉曼位移。

4.可获得非红外活性分子振动的信息。

5.实际测定的光是便于测定的可见光。

二．激光拉曼光谱分析的基本原理（一）拉曼位移与分子振动频率的关系拉曼散射光与瑞利散射光（或入射光）的频率之差υ称为拉曼位移：υ=│υ0-υl│式中，υ0为入射光的频率，υl为拉曼散射光的频率。

拉曼位移＝分子振动频率υ=υm拉曼散射和瑞利散射可以用分子散射能级图来说明。

4.5 激光拉曼光谱法

4.5 激光拉曼光谱法
拉曼光谱图
Raman spectrum of CCl4
4.5 激光拉曼光谱法
红外光谱和拉曼光谱
红外
1. 吸收红外光谱 2. 分子偶极距的变化 3. 非对称振动模式有高灵敏度
拉曼
1. 光的非弹性散射 2. 极化率的变化 3. 对称振动模式有高灵敏度
4.5 激光拉曼光谱法
拉曼光谱与红外光谱的关系
互斥法则互允法则互阻法则
O=C=O 对称伸缩
O=C=O 反对称伸缩
偶极距不变无红外活性偶极距变有红外活性
极化率变有拉曼活性极化率不变无拉曼活性
4.5 激光拉曼光谱法
拉曼光谱技术的优越性
对样品无接触，无损伤
B
提供高质量的分子结构信息
无需制备
可以选择激发光的波长
优
点
用量少
维护成本低，使用简单
• 肿瘤检测 • 文物考古分析 • 公安与法学样品无损分析 • 鉴定参与界面过程的分子物种，研究界面
物种的取向，确定表面膜组成和厚度
4.5 激光拉曼光谱法
➢表面增强拉曼光谱（SERS）
表面增强拉曼散射效应是指在特殊制备的一些金属良导体表面或溶胶中，吸附分子的拉曼散射信号比普通拉曼散射信号大大增强的现象。
➢ 傅立叶变换拉曼光谱仪与普通激光拉曼光谱仪比较 • 傅立叶变换拉曼光谱优势在于可以避免荧光干扰, 提高了散射光信号的信
噪比，拓宽了拉曼光谱的应用范围。 ➢ 傅里叶变换拉曼光谱主要应用于高分子材料、生物材料研究等方面。
4.5 激光拉曼光谱法
➢ 傅立叶变换拉曼光谱仪与普通激光拉曼光谱仪比较 • 以近红外激光代替可见激光做光源。 • 由迈克尔逊干涉仪傅里叶变换系统代替分光扫描系统对散射光进

激光拉曼光谱技术

第二节
相干反斯托克斯拉曼散射光谱
自发拉曼散射光的强度很弱，给测量带来了许多困难。实验研究发现，随着激光功率的提高，由强激光电场诱导的二次以上的高阶极化现象越来越显著。产生了一些新的拉曼散射现象：受激拉曼散射、受激拉曼增益散射与逆拉曼散射、相干斯托克斯拉曼散射与反斯托克斯拉曼散射、拉曼诱导克尔效应等。这些新的拉曼散射现象的共同特点是信号强度大，比自发拉曼散射光的强度提高109量级。用相干拉曼散射进行光谱测量，发现了一些用自发拉曼散射无法发现的光谱信息。
六、拉曼散射的应用 1．分子结构的研究拉曼光谱是一种测量分子振动的光谱技术，拉曼频移的产生是基于分子振动。拉曼频移值与分子的振动能级相对应，而不同的振动能级起源于不同方式的振动。化合物中的结构基团都有其特征的振动频率，据此，可以直接鉴定化合物的结构基团，判断化学健的性质及其变化。在许多化合物的拉曼谱上有长的全对称振动泛频系列，可以利用来进行分子振动的非谐性研究。 2. 定量分析中的应用依据拉曼谱线的强度与入射光的强度和样品分子的浓度的正比例关系，可以利用拉曼谱线来进行定量分析。
第七章
激光拉曼光谱技术
1928年印度科学家拉曼(C. V. Raman)与克里希南(K. S. Krishnan)在液体与蒸汽中发现了拉曼散射现象。当一束光入射到分子上时，除了产生与入射光频率ω0相同的散射光以外，还有频率分量为 ω0±ωM 的散射光， ωM 是与分子振动或转动相关的频率，拉曼散射非常弱。拉曼获得了1930年度的诺贝尔奖金
3)正常拉曼散射光的强度与激发光频率的四次方成正比，而对表面增强拉曼散射这一关系并不成立，表现为宽频带的共振关系；选择定则也放宽了．实验发现，某些只有红外活性的介质，测量到了增强拉曼散射信号；

激光拉曼光谱

实验系统和光谱：
优点：
缺点：
① 高强度 ② 抑制背景光 ③ 高光谱分辨率 ④ 消除单色仪影响 ⑤ 探测微量样品 ⑥ 转换效率高
① 较强背景荧光 ② 不适合损耗大介质 ③ 非共振背景信号干扰
一、普通拉曼光谱
斯托克斯线反斯托克斯线
薛定谔方程微扰时系统波函数简化可得
初始条件：
积分可得：跃迁几率：
——斯托克斯线 ——反斯托克斯线
二、受激拉曼光谱
受激拉曼散射特点
① 阈值性
② 方向性
⑦ 与正常拉曼谱线中最强
③ 强度高 ④ 单色性 ⑤ 短脉冲
的谱线位置相同 ⑧ 反斯托克斯线容易出现
⑥ 多重谱线特
能量和动量守恒定律：
总光场：
极化偶极矩：能量交换速率：平均速
总的光场写成：
平均速率：
波矢方程：利用关系：
简化得：利用关系：
简化得：利用能量和动量守恒定律，可得：
实验要求：
① 激光输出功率必须大于阈值 ② 拉曼光应尽量落在探测器上 ③ 激光脉宽必须选择适当
受激拉曼散射应用： ——振动态能级寿命
k
L
E2 E1
转换效率：
三、超拉曼光谱
二阶感生偶极子P：
入射光场：分子做谐振动：
利用关系：
实验技术和光谱：
四、相干反斯托克斯拉曼光谱
——相干反斯托克斯拉曼散射 ——相干斯托克斯拉曼散射
输出激光光场：
CARS光强度：相位匹配条件：
相干长度：