激光拉曼光谱分析

Copyright © Sino-i Technology Limited All rights reserved
15 Sino-i Technology Ltd.
ITSM / ITIL
3 拉曼光谱仪（2）
2）仪器原理
Copyright © Sino-i Technology Limited All rights reserved
21 Sino-i Technology Ltd.
ITSM / ITIL
5 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。
Copyright © Sino-i Technology Limited All rights reserved
Copyright © Sino-i Technology Limited All rights reserved
6 Sino-i Technology Ltd.
ITSM / ITIL
2 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
ITSM / ITIL
2 拉曼效应（3）
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 有的振动和转动能级结构有关（ 与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 能级的转变对入射光的吸收效应 ，而拉曼光谱则反映的是发射光 谱效应）。因此拉曼技术检测分 子可用于鉴别物质的种类。
Copyright © Sino-i Technology Limited All rights reserved
19 Sino-i Technology Ltd.
ITSM / ITIL
4 拉曼光谱图（4）
Copyright © Sino-i Technology Limited All rights reserved
ITSM / ITIL
2 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1/105——1/103的光被散射到各 个方向。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。
Copyright © Sino-i Technology Limited All rights reserved
12 Sino-i Technology Ltd.
ITSM / ITIL
2 拉曼效应（10）
拉曼散射的多个不同的波数
Copyright © Sino-i Technology Limited All rights reserved
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)。
Copyright © Sino-i Technology Limited All rights reserved
4 Sino-i Technology Ltd.
ITSM / ITIL
2 拉曼效应（2）
一能级（如某一振 动态） E3和E3’为该分子的 受激虚态之能级。
Copyright © Sino-i Technology Limited All rights reserved
7 Sino-i Technology Ltd.
ITSM / ITIL
2 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E1。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。
Copyright © Sino-i Technology Limited All rights reserved
11 Sino-i Technology Ltd.
ITSM / ITIL
2 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。
Nylon hydrophile
Copyright © Sino-i Technology Limited All rights reserved
18 Sino-i Technology Ltd.
ITSM / ITIL
4 拉曼光谱图（3）
Diamond sharp peak at 1332 cm-1, graphite broad hump at 1550 cm-1.
散射波的波数等于0-’
Copyright © Sino-i Technology Limited All rights reserved
9 Sino-i Technology Ltd.
ITSM / ITIL
2 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E2－E1＝h‘。这种 非弹性碰撞称之为反斯托 克斯散射（Anti－Stokes ）。
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 ）。
Copyright © Sino-i Technology Limited All rights reserved
5 Sino-i Technology Ltd.
ITSM / ITIL
李子 坡
20907011024
Copyright © Sino-i Technology Limited All rights reserved
1 Sino-i Technology Ltd.
ITSM / ITIL
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
16 Sino-i Technology Ltd.
ITSM / ITIL
4 拉曼光谱图（1）
Copyright © Sino-i Technology Limited All rights reserved
17 Sino-i Technology Ltd.
ITSM / ITIL
4 拉曼光谱图（2）
22 Sino-i Technology Ltd.
Copyright © Sino-i Technology Limited All rights reserved
2 Sino-i Technology Ltd.
ITSM / ITIL
1 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，Infra－Red 。
3 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 此把激光拉曼光谱又称之外激光拉曼微探 针：Laser Raman Microscopy （LRM）
13 Sino-i Technology Ltd.
ITSM / ITIL
2 拉曼效应（11）
拉曼散射的多个不同的波数
Copyright © Sino-i Technology Limited All rights reserved
14 Sino-i Technology Ltd.
ITSM / ITIL
20 Sino-i Technology Ltd.
ITSM / ITIL
5 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 10－4500cm－1，红外 的窄 200－4000cm －1 。
Copyright © Sino-i Technology Limited All rights reserved
散射波的波数等于0＋’
Copyright © Sino-i Technology Limited All rights reserved
10 Sino-i Technology Ltd.
ITSM / ITIL
2 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。
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。
Copyright © Sino-i Technology Limited All rights reserved
3 Sino-i Technology Ltd.
Copyright © Sino-i Technology Limited All rights reserved
8 Sino-i Technology Ltd.
ITSM / ITIL
2 拉曼效应（6）
2）处于基态E1的分子受激发 量损失了E2 －E1＝h‘。这种非弹性 碰撞称之为斯托克斯散射 （Stokes）。