Raman_拉曼光谱原理及应用
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拉曼光谱学
——原理及应用HORIBA Jobin Yvon北京办事处
报告内容
¾1-什么是拉曼光谱? –简单介绍
¾2-拉曼光谱仪工作原理介绍
¾3-拉曼光谱在材料研究中的应用介绍¾4-HORIBA Jobin Yvon拉曼光谱仪简介
1928年,印度科学家C.V Raman in首先在CCL 4光谱中发现了当光与分子相互作用后,一部分光的波长会发生改变(颜色发生变化),通过对于这些颜色发生变化的散射光的研究,可以得到分子结构的信
息,因此这种效应命名为Raman效应。
时间
和发现人?
Provided by Prof. D. Mukherjee, Director of Indian Association for the Cultivation of Science
λlaser
λscatter >λlaser
瑞利散射
λscatter = λlaser
拉曼散射
光散射的过程:激光入射到样品,产生散射光。散射光
弹性散射(频率不发生改变-瑞利散射)非弹性散射(频率发生改变-拉曼散射)
2 000
4 0006 0008 00010 000I n t e n s i t y (c n t )400
600
Raman Shift (cm -1
)
520
不同材料的拉曼光
谱有各自的不同于其它材料的特征的光谱-特征谱
z 为表征和鉴别材料提供了指纹谱z 深入开展光谱学和材料物性研究打下基础
1332
1580
20000
15000
10000
5000
1000
1200
1400
1600
1800
2000
Wavenumber (cm-1)
•组分信息•结构信息
羰基伸缩线宽=>结晶度
碳环
伸缩模式
乙二醇模式:结构的指示剂
B g
B g
PET的拉曼光谱--官能团
拉曼是指纹光谱
2000015000100005000
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
νi = νo -ν(cm -1)
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
20000
15000
10000
5000
0I n t e n s i t y (A .U .)
OH stretching
CH3 Stretching
Modes
Skeletal
Bending
CCO modes
OH Bending
CH3 and CH2 Bending Modes
甲醇vs. 乙醇
CH 3OH vs.CH 3CH 2OH
¾化学组成,污染物探测...
¾振动频率可以给出结构的细微变化,对于分子所处的局域环境,比如晶相,局域应力和结晶度等都很敏感¾结构信息(晶体、无定形、同分异构体…)
定性的信息:拉曼光谱是物质结构的指纹光谱
定量的信息:可以通过光谱校正,得到准确的应力大小和浓度分布
Band postion
band Position
shift
I n t e n s i t y
Band Width
Raman shift
拉曼光谱的特征
拉曼频移峰位与激发波长没有关系
35000
30000
25000
20000
15000
10000
5000
I n t e n s i t y (a .u .)
500
1000
1500
2000
2500
3000
Wavenumber (cm-1)
633 nm
25000
20000
15000
10000
5000
I n t e n s i t y (a .u .)
500
1000
1500
2000
2500
3000
Wavenumber (cm-1)
785 nm
7000060000
50000
40000
30000
20000
10000
I n t e n s i t y (a .u .)
500
1000
1500
2000
2500
3000
Wavenumber (cm-1)
532 nm
多激发波长:选择适合的激发波长
•一般情况,拉曼光谱是不随激发波长的变化而变化的
然而…
•I Raman α1/λ4
•UV or NIR激发可以避开荧光的干扰•不同λexcitation 可以分析样品不同层的信息
2-拉曼光谱仪的工作原理
拉曼光谱测量原理:
激光
样品
滤光装置光栅
探测器
•瑞利滤光片(去除瑞利散射光-颜色不发生改变的光)
•耦合光路-光照射到样品,收集散射光(大光路和显微光路)
•光源-(太阳光-Hg灯-激光)
•光谱仪和探测器
一般为单光栅光谱仪和CCD 探测器