拉曼光谱是研究分子振动的一种光谱方法
拉曼光谱是研究分子振动的一种光谱方法
拉曼光谱是研究分子振动的一种光谱方法 ,它的原理和机制都与红外光谱不同 ,但它提供的结构信息却是类似的 ,都是关于分子内部各种简正振动频率及有关振动能级的情况 ,从而可以用来鉴定分子中存在的官能团。
分子偶极矩变化是红外光谱产生的原因 ,而拉曼光谱是分子极化率变化诱导的 ,它的谱线强度取决于相应的简正振动过程中极化率的变化的大小。
在分子结构分析中 ,拉曼光谱与红外光谱是相互补充的。
例如:电荷分布中心对称的键 ,如 C-C、N=N、S-S 等 ,红外吸收很弱 ,而拉曼散射却很强 ,因此 ,一些在红外光谱仪无法检测的信息在拉曼光谱能很好地表现出来。
喇曼效应起源于分子振动(和点阵振动)与转动，因此从喇曼光谱中可以得到分子振动能级(点阵振动能级)与转动能级结构的知识。
用虚的上能级概念可以说明了喇曼效应：设散射物分子原来处于基电子态，振动能级如图所示。
当受到入射光照射时，激发光与此分子的作用引起的极化可以看作为虚的吸收，表述为电子跃迁到虚态（Virtual state），虚能级上的电子立即跃迁到下能级而发光，即为散射光。
设仍回到初始的电子态，则有如图所示的三种情况。
因而散射光中既有与入射光频率相同的谱线，也有与入射光频率不同的谱线，前者称为瑞利线，后者称为喇曼线。
在喇曼线中，又把频率小于入射光频率的谱线称为斯托克斯线，而把频率大于入射光频率的谱线称为反斯托克斯线。
附加频率值与振动能级有关的称作大拉曼位移，与同一振动能级内的转动能级有关的称作小拉曼位移：大拉曼位移：v=v0+v＇，v= v-v＇ (v＇为振动能级带频率)小拉曼位移：v~= v~±(6+4J)B,J=0,1,2… (其中B为转动常数)简单推导小拉曼位移：利用转动常数 B=h/4πIc转动能级Ej=J(J+1)h2/2I=J(J+1)hcB能级的选择定则为：△J=±2所以有E-E0=±(6+4J)hcB即v~=v~±(6+4J)B,J=0,1,2…谱线特征拉曼散射光谱具有以下明显的特征：b.在以波数为变量的拉曼光谱图上，斯托克斯线和反斯托克斯线对称地分布在瑞利散射线两侧,这是由于在上述两种情况下分别相应于得到或失去了一个振动量子的能量。
拉曼光谱-课件分享
拉曼光谱分析
主要内容
红外光谱(IR) 拉曼光谱(Raman)
分子振动光谱
2
激光拉曼光谱基础
1928 C.V.Raman发现拉曼散射效应 1960 随着激光光源建立拉曼光谱分析 拉曼光谱和红外光谱一样，也属于分子振动光谱 生物分子，高聚物，半导体，陶瓷，药物等分析 ，
是否出现拉曼活性主要取决于分子在运动过程时某一 固定方向上的极化率的变化。 对于分子振动和转动来说，拉曼活性都是根据极化率 是否改变来判断的。 对于全对称振动模式的分子，在激发光子的作用下， 肯定会发生分子极化，产生拉曼活性，而且活性很强； 而对于离子键的化合物，由于没有分子变形发生，不 能产生拉曼活性。
Strength enhanced 102~3 more sensitive concentration < 0.1mM similar to UV
preresonance
Resonance enhanced
共振拉曼散射
11
拉曼原理-LRS与IR比较
拉曼光谱是分子对激发光的散射，而红外光谱则是分子对红外光的吸 收，但两者均是研究分子振动的重要手段，同属分子光谱。
优势：激发波长较长， 可以避免部分荧光产生
局限：黑色样品会产生热背景 薄膜样品的厚度应 >1m 光谱范围：5~4000cm-1
23
分析方法
普通拉曼光谱 一般采用斯托克斯分析
反斯托克斯拉曼光谱 采用反斯托克斯分析
24
Raman光谱可获得的信息
Raman 特征频率
Raman 谱峰的改变
Raman 偏振峰
47
100 Cr
100
depth profile lines
拉曼光谱分析
n
拉曼原理
n
拉曼位移（Raman Shift） 斯托克斯与反斯托克斯散射光的频率与激发光源频率之差 Δν统称为拉曼位移。 斯托克斯散射的强度通常要比反斯托克斯散射强度强得多， 在拉曼光谱分析中，通常测定斯托克斯散射光线。 拉曼位移取决于分子振动能级的变化，不同的化学键或基 态有不同的振动方式，决定了其能级间的能量变化，因此， 与之对应的拉曼位移是特征的。这是拉曼光谱进行分子结 构定性分析的理论依据。
depth A depth B O
depth C 9
3 6 sputtering time (min)
1332
Counts / a.u.
600
400
200 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 －1 Raman Shift / cm
1574 544
1332
Counts / a.u.
n
n
n n
局限：不适于有荧光产生的样品 解决方案：改变激光的激发波长，尝试 FT-Raman光谱仪
Raman光谱仪
优势：激发波长较长， 可以避免部分荧光产生
局限：黑色样品会产生热背景 薄膜样品的厚度应 >1m 光谱范围：5~4000cm-1
分析方法
n
普通拉曼光谱 一般采用斯托克斯分析
n
反斯托克斯拉曼光谱 采用反斯托克斯分析
有机化学应用
n
在有机化学中主要应用于特殊结构或特征基团的研究。
材料科学应用
n
在固体材料中拉曼激活的机制很多，反映的范围也很广： 如分子振动，各种元激发（电子，声子，等离子体等）， 杂质，缺陷等
n
晶相结构，颗粒大小，薄膜厚度，固相反应，细微结构分 析，催化剂等方面
拉曼光谱
• 拉曼光谱在化学研究中的应用
拉曼光谱在有机化学方面主要是用作结构鉴定和分 子相互作用的手段，它与红外光谱互为补充，可以鉴别特 殊的结构特征或特征基团。拉曼位移的大小、强度及拉曼 峰形状是鉴定化学键、官能团的重要依据。利用偏振特性， 拉曼光谱还可以作为分子异构体判断的依据。在无机化合 物中金属离子和配位体间的共价键常具有拉曼活性，由此 拉曼光谱可提供有关配位化合物的组成、结构和稳定性等 信息。另外，许多无机化合物具有多种晶型结构，它们具 有不同的拉曼活性，因此用拉曼光谱能测定和鉴别红外光 谱无法完成的无机化合物的晶型结构。
发展前景
• 激光技术 现在国际上推出的从事非线性光谱研究的超快(飞秒或皮 秒)激光器，技术上已经达到比较成熟地步，可以成套购 买，也较稳定。非线性拉曼光谱技术已经在生命科学领域 研究中发挥它的独特和重要作用。例如，美国哈佛大学的 谢晓亮教授在开拓并运用相干反斯托克斯拉曼光谱显微学 （CARS Microscopy）研究活细胞内部三维结构方面取得 一系列重要成果。高质量的超快激光器还推动了另一个极 具前途的表面光谱技术，就是合频（SFG）技术的发展， 它作为具有独特的界面选择性的非线性光谱方法，已经在 界面和表面科学、材料乃至生命领域研究中发挥着越来越 重要的作用。
拉曼光谱
• 拉曼光谱（Raman spectra），是一种散射 光谱。拉曼光谱分析法是基于印度科学家 C.V.拉曼（Raman）所发现的拉曼散射效 应，对与入射光频率不同的散射光谱进行 分析以得到分子振动、转动方面信息，并 应用于分子结构研究的一种分析方法。最 常用的红外及拉曼光谱区域波长是 2.5~25μm。（中红外区）
拉曼光谱的应用 • 拉曼光谱技术以其信息丰富，制样简单，水的干 扰小等独特的优点，在化学、材料、物理、高分 子、生物、医药、地质等领域有广泛的应用。 • 通过对拉曼光谱的分析可以知道物质的振动转动 能级情况,从而可以鉴别物质,分析物质的性质. 例如：天然鸡血石和仿造鸡血石的拉曼光谱有本 质的区别,前者主要是地开石和辰砂的拉曼光谱,后 者主要是有机物的拉曼光谱,利用拉曼光谱可以区 别二者；鉴别毒品；利用拉曼光谱可以监测物质 的制备；监测水果表面残留的农药。 • 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，在表面和薄膜方子对光子的一种非弹性散射效应。当用一定 频率的激发光照射分子时，一部分散射光的频率和入射光 的频率相等。这种散射是分子对光子的一种弹性散射。只 有分子和光子间的碰撞为弹性碰撞，没有能量交换时，才 会出现这种散射。该散射称为瑞利散射。还有一部分散射 光的频率和激发光的频率不等，这种散射成为拉曼散射。 Raman散射的几率极小，最强的Raman散射也仅占整个 散射光的千分之几，而最弱的甚至小于万分之一。 • 处于振动基态的分子在光子的作用下，激发到较高的、不 稳定的能态（称为虚态），当分子离开不稳定的能态，回 到较低能量的振动激发态时，散射光的能量等于激发光的 能量减去两振动能级的能量差。
拉曼光谱原理和应用
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拉曼光谱的信息
拉曼频率 的确认
parallel perpendicular
拉曼偏振
拉曼峰宽
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拉曼峰强度
物质的组成 晶体对称性和取向
晶体质量好坏 物质总量
拉曼光谱的优点和特点
对样品无接触，无损伤； 样品无需制备； 快速分析，鉴别各种材料的特性与结构； 能适合黑色和含水样品； 高、低温及高压条件下测量； 光谱成像快速、简便，分辨率高； 仪器稳固，体积适中， 维护成本低，使用简单。
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拉曼光谱的主要困难
• 拉曼散射信号弱（比荧光光谱平均小2－3数量级）。
• 激光激发强。
• 拉曼信号频率离激光频率很近。
• 激光瑞利散射比拉曼信号强1010－1014，对拉曼信号干扰很 大。
• 拉曼光谱仪器的设计，必须能排除瑞利散射光，并具有高灵 敏度（体现在弱信号检测的高信噪比 ），才能有效地收集拉 曼谱。
• 最常用的红外及拉曼光谱区域波长是2.5~25μm。（中红外区）
• 分子能级与分子光谱
分子运动包括整体的平动、转动、振动及电子的运动。分子总能量可近似看成是这些运动的 能量之和，即
式中 E t E e E v E r
E 总 ＝ E ｔ ＋ E e E v E r
分别代表分子的平动能、电子运动能、振动能和转动能。除E t 外，其余三项都是量子化的，
Virtual State 虚能级
Mid IR Stokes Raman 红外 斯托克斯拉曼
Rayleigh Anti-Stokes Raman 瑞利散射 反斯托克斯拉曼
Fluorescence 荧光
c-cl键 拉曼光谱
c-cl键拉曼光谱C-CL键拉曼光谱是一种研究分子振动特征的非常有效的技术。
光谱学是一门使用光子能量来研究物质性质的学科，而拉曼光谱是其中的一种技术方法。
它通过测量在光谱图中的散射光的频移，来研究分子的振动和旋转。
C-CL键拉曼光谱常用于研究含有碳氯化合物的化合物，其中C代表碳，Cl代表氯。
因为碳氯键是一种非常常见的化学键，存在于许多有机分子中，因此研究这种化学键的振动特征对于有机化学和材料科学研究至关重要。
C-CL键拉曼光谱可以通过将样品暴露在一定的激光束下来测量。
当激光通过样品时，其中一部分光会被散射，并且会由于与分子产生相互作用而发生频移。
通过测量散射光的频移，我们可以得到有关分子振动的信息。
在C-CL键拉曼光谱中，我们观察到了两种主要的振动模式：伸缩振动和扭曲振动。
伸缩振动是分子中键的伸缩和收缩，而扭曲振动是分子中的化学键在平面内旋转的振动。
通过分析这些振动模式的频率和强度，我们可以了解到分子的结构和性质。
C-CL键拉曼光谱可以用于研究各种不同类型的分子，包括有机分子、生物分子以及无机分子。
对于有机分子，这种光谱技术能够提供关于分子中键的强度以及键长的信息。
这对于确定有机分子的结构非常重要。
对于生物分子，C-CL键拉曼光谱可以用于研究氨基酸和蛋白质等生物大分子的结构和功能。
这有助于我们更好地了解生物分子在生物过程中的作用和功能。
此外，C-CL键拉曼光谱还用于研究无机分子和材料科学。
无机分子中的C-CL键拉曼光谱可以提供关于晶格振动和电荷转移的信息，这对于研究无机材料的结构和性质至关重要。
总之，C-CL键拉曼光谱是一种非常有用的技术，用于研究分子振动特征和结构。
它帮助我们更好地理解有机分子、生物分子和无机分子的结构和功能，在化学、生物和材料科学的研究中发挥着重要作用。
利用拉曼光谱仪进行材料成分检测的方法
利用拉曼光谱仪进行材料成分检测的方法引言：随着科技的不断发展，材料科学领域的研究也日新月异。
在材料研发过程中，了解材料的成分是非常重要的。
而拉曼光谱仪作为一种高效、快速、无损的检测工具，被广泛应用于材料成分分析。
本文将介绍拉曼光谱仪的原理和方法，并探讨其在材料科学中的应用。
一、拉曼光谱仪的原理拉曼光谱是一种基于分子振动的光谱技术。
当激光束照射到样品上时，光子与样品中的分子发生相互作用，部分光子会发生能量的转移，产生散射光。
而这些散射光中的一部分会发生拉曼散射，其频率和入射光的频率有微小的差异。
通过测量这种频率差异，可以获得样品的拉曼光谱。
二、拉曼光谱仪的工作原理拉曼光谱仪主要由激光源、光谱仪、探测器和数据处理系统组成。
首先，激光源产生一束单色激光，照射到样品上。
然后，光谱仪收集散射光，并通过光栅或干涉仪将光分散成不同波长的光谱。
最后，探测器将光谱信号转化为电信号，并传输给数据处理系统进行分析和处理。
三、拉曼光谱仪的应用1. 材料成分分析拉曼光谱仪可以快速准确地分析材料的成分。
通过与已知样品的光谱进行比对，可以确定未知样品的成分。
这对于材料研发和质量控制非常重要。
例如，在药物研发中，拉曼光谱仪可以帮助研究人员确定药物的纯度和结构。
2. 表面分析拉曼光谱仪还可以用于表面分析。
由于拉曼光谱的散射深度较浅，所以可以对材料的表面进行非破坏性的分析。
这对于研究材料的表面形貌和化学组成非常有帮助。
例如，可以通过拉曼光谱仪来检测涂层材料的厚度和成分。
3. 生物医学应用拉曼光谱仪在生物医学领域也有广泛的应用。
通过对生物样品的拉曼光谱进行分析，可以获得关于细胞、组织和生物分子的信息。
这对于疾病的诊断和治疗具有重要意义。
例如，可以利用拉曼光谱仪来检测癌细胞的变化，从而实现早期癌症的诊断。
四、拉曼光谱仪的优势和挑战1. 优势拉曼光谱仪具有非破坏性、高灵敏度和高分辨率的特点。
它可以在不破坏样品的情况下进行分析，且对样品的要求较低。
材料表征方法 第八章-拉曼光谱
拉曼频率及强度等标志着散射物质的性质。从 这些资料可以导出物质结构及物质组成成分的知识。 这就是拉曼光谱具有广泛应用的原因。 拉曼效应起源于分子振动(和点阵振动)与转动， 因此从拉曼光谱中可以得到分子振动能级(点阵振 动能级)与转动能级结构的知识。 拉曼散射强度是十分微弱的，大约为瑞利散射 的千分之一。在激光器出现之前，为了得到一幅完 善的光谱，往往很费时间。激光器的出现使拉曼光 谱学技术发生了很大的变革。
红外吸收要服从一定的选择定律，即分子振 动时伴随着分子偶极矩发生变化才能产生红外吸 收。同样，在拉曼光谱中，分子振动的产生也要 服从一定的选择定则，即必须伴随着分子极化度 发生变化的分子振动模式才能具有拉曼活性，产 生拉曼散射。 极化度是指分子改变其电子云分布的难易程 度，因此只有分子极化度发生变化的振动才能与 入射光的电场E相互作用，产生诱导偶极矩。
散射光谱
拉曼散射光谱（Raman）
拉曼光谱和红外光谱都反映了分子振动 的信息，但其原理却有很大的差别，红外光 谱是吸收光谱，而拉曼光谱是散射光谱。红 外光谱的信息是从分子对入射电磁波的吸收 得到的，而拉曼光谱的信息是从入射光与散 射光频率的差别得到的。
拉曼效应
拉曼光谱为散射光谱。当辐射通过介质 的时候，引起介质内带电粒子的受迫振动， 每个振动的带电粒子向四周发出辐射就形成 散射光。如果辐射能的光子与分子内的电子 发生弹性碰撞，光子不失去能量，则散射光 的频率与入射光的频率相同。1871年，瑞 利发现了这种散射光与入射光频率相同，这 种散射光就称为瑞利散射。
拉曼光谱适合同原子的非极性键的振动。如C-C，S-S，N-N键等， 对称性骨架振动，均可从拉曼光谱中获得丰富的信息。而不同原 子的极性键，如C=O，C-H，N-H和O-H等，在红外光谱上有反映。 相反，分子对称骨架振动在红外光谱上几乎看不到。拉曼光谱和 红外光谱是相互补充的。
分子拉曼和红外
分子拉曼和红外都是分子光谱技术，用于研究分子的振动和转动状态。
分子拉曼光谱是通过测量分子对激光的散射来获取分子的振动和转动信息。
当激光照射到分子上时，分子会吸收部分光能并发生振动和转动，这些振动和转动会导致分子的极化率发生变化，从而改变分子对激光的散射。
通过测量散射光的频率和强度，可以得到分子的振动和转动信息。
红外光谱是通过测量分子对红外光的吸收来获取分子的振动和转动信息。
当红外光照射到分子上时，分子会吸收部分光能并发生振动和转动，这些振动和转动会导致分子的偶极矩发生变化，从而改变分子对红外光的吸收。
通过测量吸收光的频率和强度，可以得到分子的振动和转动信息。
分子拉曼和红外技术都可以用于分子结构的鉴定、化学反应的研究、材料的表征等领域。
它们的主要区别在于拉曼光谱是通过测量散射光的频率和强度来获取分子的振动和转动信息，而红外光谱是通过测量吸收光的频率和强度来获取分子的振动和转动信息。
此外，拉曼光谱对非极性分子的检测更敏感，而红外光谱对极性分子的检测更敏感。
拉曼光谱法
学浸入）和样品室（包括特殊的样品盛器和自动样品转换器）。样品光路也可设计成能获得
ห้องสมุดไป่ตู้
偏振相关拉曼光谱，这种光谱通常包含附加信息。样品装置的选择应根据待测物的具体情况
（如样品的状态、体积等）以及测量的速度，激光的安全性和样品图谱的质量要求等决定。
⑶ 滤光装置
激光波长的散射光（瑞利光）要比拉曼信号强几个数量级，必须在进入检测器前滤除。
仪器校正
拉曼仪器的校准包括三个要素：初始波长（X 轴）、激光波长以及强度（Y 轴）。
仪器供应商应提供可由用户可以执行的对仪器相关参数校准的方法。除另有规定外，使 用者应根据仪器所提供的校准方法制定具体的 SOP，并严格按照 SOP 对上述参数进行验证。
特别需要注意的是，激光波长变化可影响仪器的波长精度和光度（强度）精度。即使是 最稳定的激光器，在使用过程中其输出波长也会有轻微变化。所以，激光波长必须经校正以 确保拉曼位移的准确性。可以使用仪器供应商提供的拉曼位移标准参考物质进行定期校正。 某些仪器可以用一种拉曼内标物与初级光路分离，外在校准装置通过散射辐射准确地重现这 一光路。
1 本法由原指导原则改为测定方法收载，并对个别处的文字进行修改。
带孤对电子或 π 电子云的分子呈现的 SERS 效应最强，其他芳氮或含氧化合物，如芳胺 和酚，也具有强的 SERS 活性，这一效应在其他电负性功能团如羧酸中也能观察到。
从少数分子获得大量结构信息的可能性使得 SERS 可用于解决高灵敏度化学分析的许 多问题。在表面增强拉曼光谱中，荧光的干扰可有效地得到抑制。
推荐使用外部参考标准对仪器进行校正。 方法验证 必须对方法进行验证，至少应考察准确度、精密度等主要指标。但这些指标受诸多可变 因素的影响，其中荧光可能是影响方法适用性的主要因素。样品中荧光杂质的存在完全随样 品而异。所以，方法必须能适应不同的样品体系，必须足以将杂质的影响降到最小。 检测器的线性必须适应可能的信号水平范围。荧光可能使信号基线比验证时高，这时必 须设法将荧光减弱或者使验证的方法适应较高的荧光水平。这一要求对方法的精密度，检测 限（LOD）和定量限（LOQ）同样适用，因为基线噪声的增加会对这些数值产生影响。 由于荧光使基线漂移可能同样会影响定量，所以使用时，同样需要在不同的光漂白作用 水平进行可接受的定量验证。 必须确定激光是否对样品造成影响。在不同激光功率和暴露时间的条件下，对样品目视 检查和仔细审视测得的拉曼光谱可以确定样品是否改变（而不是光漂白作用）。观察的依据 是谱带位置、峰强和谱带宽度是否改变或者背景强度是否有明显变化。 影响方法精密度的因素还包括样品的位置和固体、液体样品的形态，在校正模型中必须 严密控制或说明。样品的制备方法或样品试架的形状可能影响测量灵敏度，而且，该灵敏度 会随着仪器的激发光和采集光学设置的不同而不同。 测定法 测定拉曼光谱可以采用以下任一物质态：结晶态、无定型、液体、气体或等离子体。 液体能够在玻璃管或石英管中直接测量。无定型和微晶固体也可充填入玻璃管或石英 管中直接测定。为了获得较大的拉曼散射光强度，通常使照射在样品上的入射光与所检测的 拉曼散射光之间的夹角为 0º，90º 和 180º。样品池的放置可有多种方式。 除另有规定外，一般用作鉴别的样品不必制样，用作晶型、异构体限度检查或含量测定 时，供试品的制备和具体测定方法可按正文中各品种项下有关规定操作。 某些特殊样品技术可被应用于表面增强拉曼光谱和显微拉曼光谱测量。 为防止样品分解，常采用的办法是旋转技术。利用特殊的装置使激光光束的焦点和样品 的表面做相对运动，从而避免了样品的局部过热现象。样品旋转技术除能防止样品分解外， 还能提高分析的灵敏度。 常采用内标法定量，在激光照射下，加入的内标也产生拉曼光谱，选择其一条拉曼谱带 作为标准，将样品的拉曼谱带强度与内标谱带的强度进行比较(通常比较谱带的面积或高 度)。由于内标和样品完全处于相同的实验条件下，一些影响因素可以相互抵消。 所选择的内标应满足以下要求： ① 化学性质比较稳定，不与样品中被测成分或其它成分发生化学反应，② 内标拉曼谱 带和待测物的拉曼谱带互不干扰，③ 内标应比较纯，不含有被测成分或其他干扰成分。对 于非水溶液，常用的内标为四氯化碳(459cm-1)；而对于水溶液，常用的内标是硝酸根离子 (1050cm-1)和高氯酸根离子。对于固体样品，有时选择样品中某一拉曼谱带作为自身对照内 标谱带。 具有多晶现象的固体药品，由于晶型不同，可能导致所收集的供试品光谱图与对照品光
4-氨基苯硫酚拉曼光谱
4-氨基苯硫酚拉曼光谱拉曼光谱是一种用于研究物质分子振动和转动能级结构的技术，通过测量散射光的频率变化来获取物质的结构和性质信息。
4-氨基苯硫酚（PATP）是一种重要的有机化合物，广泛应用于医药、农药和染料等领域。
本文将对4-氨基苯硫酚的拉曼光谱进行介绍。
我们需要了解4-氨基苯硫酚的基本结构。
4-氨基苯硫酚分子由一个苯环和一个硫原子组成，硫原子上连接一个氨基基团。
苯环上的氢原子可以被其他官能团取代，形成不同的衍生物。
4-氨基苯硫酚的结构式如下：H2N-C6H4-S-CH3在拉曼光谱中，我们可以观察到以下几种主要的振动模式：1. 苯环的拉伸振动（C-C）：这是一种对称伸缩振动，与苯环中碳原子间的共价键振动有关。
在这个模式下，拉曼峰位于大约1000 cm-1附近。
2. 苯环的弯曲振动（C-C）：这是一种反对称伸缩振动，与苯环中碳原子间的共价键振动有关。
在这个模式下，拉曼峰位于大约1580 cm-1附近。
3. 苯环的摇摆振动（C-H）：这是一种变形振动，与苯环中碳原子和氢原子间的共价键振动有关。
在这个模式下，拉曼峰位于大约3000 cm-1附近。
4. 硫原子的伸缩振动（S-S）：这是一种对称伸缩振动，与硫原子间的距离变化有关。
在这个模式下，拉曼峰位于大约700 cm-1附近。
5. 硫原子的弯曲振动（S-S）：这是一种反对称伸缩振动，与硫原子间的距离变化有关。
在这个模式下，拉曼峰位于大约1200 cm-1附近。
6. 氨基的拉伸振动（N-H）：这是一种对称伸缩振动，与氨基中氮原子和氢原子间的共价键振动有关。
在这个模式下，拉曼峰位于大约3300 cm-1附近。
我们还可以通过观察拉曼峰的强度和宽度等信息，了解4-氨基苯硫酚的纯度、结晶度和相互作用等性质。
4-氨基苯硫酚的拉曼光谱为我们提供了一种有效的研究方法，有助于深入了解这种重要有机化合物的结构和性质。
随着科学技术的发展，拉曼光谱在化学、生物和材料等领域的应用将越来越广泛。
激光拉曼光谱法在金刚石研究中的应用
激光拉曼光谱法在金刚石研究中的应用激光拉曼光谱（Laser Raman spectroscopy）是一种分析样品中分子振动和晶体晶格振动的方法。
其中，激光将光能转移到物质中，使得物质中的分子和晶格发生振动。
通过检测光子的散射能量和频率变化，激光拉曼光谱能够提供关于物质结构、组成和性质的详细信息。
在金刚石研究中，激光拉曼光谱法有着广泛的应用。
首先，激光拉曼光谱法可以用于检测金刚石的杂质和晶格缺陷。
在金刚石中，杂质和缺陷会对晶格振动的频率和强度产生影响。
通过测量拉曼峰的位置和强度，可以确定金刚石中的杂质种类和含量，以及晶格缺陷的类型和分布情况。
例如，激光拉曼光谱法可以用来检测金刚石中的氮杂质，因为氮杂质会引起峰位的移动和增强。
其次，激光拉曼光谱法可以用于研究金刚石的晶体结构和相变行为。
金刚石由碳原子构成，具有类似于石英和冰的四方晶体结构。
激光拉曼光谱可以提供有关金刚石的晶格参数、键角和键长等信息，从而帮助研究金刚石的晶体结构和变形机制。
此外，激光拉曼光谱还可以研究金刚石的相变行为，例如石墨化相变和金刚石的高温高压相变。
通过测量拉曼峰的强度和频率变化，可以揭示这些相变行为的微观机制。
此外，激光拉曼光谱法还可以用于金刚石的表面和界面分析。
金刚石的表面和界面具有特殊的电子结构和化学性质，能够对光的散射和吸收产生显著影响。
通过测量拉曼光谱，可以研究金刚石表面和界面的化学反应、吸附行为和膜片薄度等参数。
例如，激光拉曼光谱可以用来研究金刚石表面的氧化反应和钠离子的吸附行为。
这些表面和界面的研究成果对金刚石的应用和制备具有重要的指导意义。
此外，激光拉曼光谱法还可以用于金刚石的强度和热学性质研究。
金刚石是世界上最硬的材料之一，其物理和化学性质受到严格的约束。
激光拉曼光谱法可以用来研究金刚石的硬度、弹性模量和热膨胀系数等参数。
通过测量激光拉曼光谱的峰位位置和宽度变化，可以揭示金刚石材料的机械和热学性质变化规律，为其工程应用提供重要参考。
原位拉曼光谱和拉曼光谱
原位拉曼光谱和拉曼光谱：原位拉曼光谱和拉曼光谱是两种不同的光谱技术，主要区别在于实验条件和样品处理方式上。
拉曼光谱是一种散射光谱技术，它利用拉曼散射效应来检测分子振动和转动信息，进而分析物质的结构和性质。
在拉曼光谱实验中，样品通常需要在实验前进行预处理，如制备成粉末或液体等，以便更好地进行光谱采集。
采集的拉曼光谱数据可以用于分析物质的分子结构和化学组成等信息。
原位拉曼光谱是在原位反应池中实时进行光谱采集的一种技术。
相比传统拉曼光谱，原位拉曼光谱更注重对样品在自然状态或者特定反应条件下进行实时监测和分析。
在原位拉曼光谱实验中，样品不需要进行过多的预处理，可以直接放置在原位反应池中进行实时监测。
这种技术可以用于研究反应进程、监测化学反应和生物反应等过程。
一文读懂拉曼光谱
⼀⽂读懂拉曼光谱“昨天咱们讲了紫外分光光度计，今天就说⼀说拉曼光谱法。
”分⼦振动也可能引起分⼦极化率的变化，产⽣拉曼光谱。
拉曼光谱不是观察光的吸收, ⽽是观察光的⾮弹性散射。
⾮弹性散射光很弱，过去较难观测。
激光拉曼光谱的出现使灵敏度和分辨⼒⼤⼤提⾼，应⽤⽇益⼴泛。
拉曼散射效应的进展1928年，印度物理学家拉曼（C.V.Raman）⾸次发现曼散射效应，荣获1930年的诺贝尔物理学奖。
1928-1940年，拉曼光谱成为研究分⼦结构的主要⼿段。
1960年以后，激光技术的发展使拉曼技术得以复兴。
由于激光束的⾼亮度、⽅向性和偏振性等优点，成为拉曼光谱的理想光源。
随探测技术的改进和对被测样品要求的降低，⽬前在物理、化学、医药、⼯业等各个领域拉曼光谱得到了⼴泛的应⽤，越来越受研究者的重视。
什么是拉曼光谱分析法拉曼光谱分析法是基于印度科学家C.V.拉曼（Raman）所发现的拉曼散射效应，对与⼊射光频率不同的散射光谱进⾏分析以得到分⼦振动、转动⽅⾯信息，并应⽤于分⼦结构研究的⼀种分析⽅法。
拉曼光谱仪原理当光线照射到分⼦并且和分⼦中的电⼦云及分⼦键结产⽣相互作⽤，就会发⽣拉曼效应。
对于⾃发拉曼效应，光⼦将分⼦从基态激发到⼀个虚拟的能量状态。
当激发态的分⼦放出⼀个光⼦后并返回到⼀个不同于基态的旋转或振动状态。
在基态与新状态间的能量差会使得释放光⼦的频率与激发光线的波长不同。
如果最终振动状态的分⼦⽐初始状态时能量⾼，所激发出来的光⼦频率则较低，以确保系统的总能量守衡。
这⼀个频率的改变被名为Stokes shift。
如果最终振动状态的分⼦⽐初始状态时能量低，所激发出来的光⼦频率则较⾼，这⼀个频率的改变被名为Anti-Stokes shift。
拉曼散射是由于能量透过光⼦和分⼦之间的相互作⽤⽽传递，就是⼀个⾮弹性散射的例⼦。
关于振动的配位，分⼦极化电位的改变或称电⼦云的改变量，是分⼦拉曼效应必定的结果。
极化率的变化量将决定拉曼散射强度。
拉曼光谱技术的应用及研究进展
文章编号：1004-5929（2005）02-0180-07综述拉曼光谱技术的应用及研究进展!伍林1，2，欧阳兆辉1，2，曹淑超2，易德莲2，秦晓蓉2，孙少学2，刘峡2（1.武汉科技大学高温陶瓷与耐火材料湖北省重点实验室；2.武汉科技大学应用化学研究所，湖北，武汉430081）摘要：本文简述了拉曼光谱产生的机理以及与红外光谱的区别，讨论了拉曼光谱在聚合物、生物分子、蛋白质和无机物等方面研究及应用，介绍了傅立叶变换拉曼、共焦显微拉曼、表面增强激光拉曼、固体光声拉曼光谱的原理及其应用以及拉曼光谱和其他检测手段的联用技术。
关键词：拉曼光谱；共焦显微拉曼；表面增强激光拉曼中图法分类号：0647.37文献标识码：AResearch d evel o p m ent and A pp licati on ofRa m an scatteri n g Technol o gyWU L i n 1，2，0UYANG Zhao -hui 1，2，CA0S hu-chao 2，Y I d e-lian 2，G I N X iao -ron g 2，SUN S hao -xue 2，L I U X ia 2（1.~ubei proo ince k e y Laborator y o f C era m ics and r e f ractories ，W uhan unioersit y o fS cience and t echnolo gy ，W uhan C hina ；2.r esearch i nstit ute o f A II lied C he m istr y ，W uhan unioersit y o fS cience and t echnolo gy ，W uhan C hina ）Abstract ：T he si m p l y m echanical p ri nci p le o f g enerati n g Ra m an s p ectrosco py and t he diff erencebet w een Ra m an scatteri n g and i nfra -red s p ectrosco py w ere i ntroduced i n t his p a p er .T he re-search develo p m ent and a pp lication o f Ra m an s p ectrosco py i n p o l y m er ，bio lo g ical m o lecule ，p rotei n ，i nor g anic substance w ere discussed.T he p ri nci p le and a pp lication o f FT -Ra m an ，conf ocal m icro p robe Ra m an ，surf ace -Enhance -laser -Ra m an ，p hotoacoustic Ra m an s p ec-trosco py i n so li d and com bi ned i ns p ection techno lo gy o f Ra m an scatteri n g w it h ot her i ns p ectionm et hods ，such as w it h li C ui d chrom ato g ra p h y ，o p tical fi ber p robe ，etc w ere su mm ariZed.K e y words ：Ra m an s p ectrosco py ；conf ocal m icro p robe Ra m an ；surf ace enhance laser Ra m an拉曼光谱是一种散射光谱，它是1928年印度物理学家C.V.Ra m an 发现的。
拉曼光谱描述物质分子振动和旋转的光谱学方法
拉曼光谱描述物质分子振动和旋转的光谱学方法拉曼光谱是一种非常重要的分析技术，可以用来描述物质分子的振动和旋转特性。
本文将深入探讨拉曼光谱的基本原理、实验方法以及其在化学科学和材料科学领域的应用。
一、拉曼光谱基本原理拉曼光谱的基本原理是由印度物理学家拉曼于1928年发现的。
当光通过物质时，由于分子的振动和旋转运动引起了光的散射现象，从而产生了拉曼散射光。
与原来的入射光相比，拉曼散射光在频率和波长上有所变化。
这种频率和波长的变化可以提供关于物质分子结构和振动状态的信息。
二、拉曼光谱实验方法进行拉曼光谱实验需要先获得样品的拉曼散射光谱。
首先，用一束激光照射样品，激发其中的分子振动和旋转。
然后，收集样品产生的拉曼散射光，并使用光谱仪将其分析。
常用的光谱仪包括常见的拉曼散射光谱仪和共聚焦拉曼光谱仪。
通过对拉曼散射光的光谱分析，可以确定样品中物质分子的振动和旋转特性。
三、拉曼光谱的应用拉曼光谱在化学科学和材料科学领域具有广泛的应用价值。
1. 化学分析方面拉曼光谱可以用于物质的定性和定量分析。
由于不同分子的振动和旋转模式是独特的，拉曼光谱可以用于确定物质的化学成分和结构。
例如，在药物研究和制药过程中，拉曼光谱可以用来鉴定药物分子的结构和纯度。
2. 生物医学方面拉曼光谱在生物医学领域也有广泛的应用。
通过拉曼光谱技术，可以研究生物分子、细胞和组织的结构和功能。
例如，可以通过拉曼光谱来鉴定病人的血液样品中的疾病标志物，对疾病进行早期诊断。
3. 材料科学方面拉曼光谱在材料科学领域的应用也非常重要。
通过拉曼光谱，可以研究材料的结构、相变、晶格振动等性质。
例如，可以通过拉曼光谱来研究纳米材料的品质和形貌，有助于优化纳米材料的合成方法。
四、总结拉曼光谱是一种有效的光谱学方法，可以用于描述物质分子的振动和旋转特性。
通过对拉曼散射光的光谱分析，可以获取关于物质分子结构和振动状态的重要信息。
在化学科学和材料科学领域，拉曼光谱具有广泛的应用价值，可以用于物质的定性和定量分析，生物医学研究以及材料结构研究等方面。
拉曼光谱的表面增强效应(sers)
拉曼光谱的表面增强效应(sers)拉曼光谱是一种用来测定物质分子振动和转动的非常重要的技术方法。
它能够提供准确的分子信息，对于物质的性质和结构研究具有重要的作用。
然而，拉曼光谱的应用还有很多限制，其中一个重要的问题就是灵敏度不足。
当物质浓度或样品量不足时，拉曼光谱的信号强度也会降低，难以获得准确的分析结果。
为了克服这一问题，科学家们开发出了一种叫做表面增强拉曼光谱（SERS）的技术。
SERS是指在金属表面上，分子吸附在金属颗粒表面时，由于金属自身的表面等离子体激元共振效应，导致分子的振动模式强烈放大，从而提高拉曼信号。
相比于普通的拉曼光谱技术，SERS技术具有更高的灵敏度和分辨率，可以用来探测非常微小的物质样品，从而拓展了化学和生物学研究的范围。
SERS技术的原理是基于金属表面等离子体激元共振（SPR）效应的。
当金属表面受到激光照射时，金属中的自由电子被激发进入高能态，形成自由振荡电子云。
这些电子云构成了一个表面等离子体波，其频率会随着金属的类型、形状和大小而变化。
当分子与金属表面接触时，分子的振动模式将和金属表面的表面等离子体波相互作用，共振增强了分子的拉曼信号。
这种效应可以显著提高分子信号的强度，使得分析更加准确和灵敏。
SERS技术的发展对于化学和生物学研究有非常广泛的应用。
SERS可以用来探测单分子的生物分子，如脱氧核糖核酸（DNA）、核糖核酸（RNA）、氨基酸和蛋白质等。
通过给分子标记一个金属或加入金属纳米颗粒，就可以将分子测量的灵敏度提高到非常低的浓度。
此外，SERS技术还可用于材料科学、环境监测、食品安全和疾病诊断等领域。
SERS技术的应用和研究已经涉及了许多领域，从基础研究到工业应用都有着广泛的应用空间。
例如，SERS已经广泛应用于纳米催化、表面增强拉曼光谱成像、Surface Enhanced Fluorescence（SEF）成像、生物传感器制备等众多领域，还在食品安全检测，污染物检测等环境检测中得到了应用。
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拉曼光谱是研究分子振动的一种光谱方法 ,它的原理和机制都与红外光谱不同 ,但它提供的结构信息却是类似的 ,都是关于分子内部各种简正振动频率及有关振动能级的情况 ,从而可以用来鉴定分子中存在的官能团。
分子偶极矩变化是红外光谱产生的原因 ,而拉曼光谱是分子极化率变化诱导的 ,它的谱线强度取决于相应的简正振动过程中极化率的变化的大小。
在分子结构分析中 ,拉曼光谱与红外光谱是相互补充的。
例如:电荷分布中心对称的键 ,如 C-C、N=N、S-S 等 ,红外吸收很弱 ,而拉曼散射却很强 ,因此 ,一些在红外光谱仪无法检测的信息在拉曼光谱能很好地表现出来。
喇曼效应起源于分子振动(和点阵振动)与转动，因此从喇曼光谱中可以得到分子振动能级(点阵振动能级)与转动能级结构的知识。
用虚的上能级概念可以说明了喇曼效应：
设散射物分子原来处于基电子态，振动能级如图所示。
当受到入射光照射时，激发光与此分子的作用引起的极化可以看作为虚的吸收，表述为电子跃迁到虚态（Virtual state），虚能级上的电子立即跃迁到下能级而发光，即为散射光。
设仍回到初始的电子态，则有如图所示的三种情况。
因而散射光中既有与入射光频率相同的谱线，也有与入射光频率不同的谱线，前者称为瑞利线，后者称为喇曼线。
在喇曼线中，又把频率小于入射光频率的谱线称为斯托克斯线，而把频率大于入射光频率的谱线称为反斯托克斯线。
附加频率值与振动能级有关的称作大拉曼位移，与同一振动能级内的转动能级有关的称作小拉曼位移：
大拉曼位移：v=v
0+v＇，v= v
-v＇ (v＇为振动能级带频率)
小拉曼位移：v~= v
~±(6+4J)B,J=0,1,2… (其中B为转动常数)简单推导小拉曼位移：利用转动常数 B=h/4πIc
转动能级E
j
=J(J+1)h2/2I=J(J+1)hcB
能级的选择定则为：△J=±2
所以有E-E
0=±(6+4J)hcB即v~=v
~±(6+4J)B,J=0,1,2…
谱线特征
拉曼散射光谱具有以下明显的特征：
b.在以波数为变量的拉曼光谱图上，斯托克斯线和反斯托克斯线对称地分布在瑞利散射线两侧,这是由于在上述两种情况下分别相应于得到或失去了一个振动量子的能量。
c.一般情况下，斯托克斯线比反斯托克斯线的强度大。
这是由于Boltzmann 分布，处于振动基态上的粒子数远大于处于振动激发态上的粒子数。
简单解释：按照波尔兹曼分布律，处于激发态 E
i 的分子数N
i
与处于正常态
E 0分子数N
之比是：N
i
/N
=(g
i
/g
o
)×exp(-E
i
-E
)/kT其中g为该状态下的简并度，
对于振动态g
i =g
=1，而E
i
-E
>>kT所以，N
i
<<N。
实验做出的谱图(见附图,以波长为单位)
标准的谱图(如下,以波数为单位)
通过CCl4的结构分析解释光谱：
分子为四面体结构，一个碳原子在中心，四个氯原子在四面体的四个顶点。
当四面体绕其自身的一轴旋转一定角度，或记性反演(r—-r)、或旋转加反
演之后，分子的几何构形不变的操作称为对称操作，其旋转轴成为对称轴。
CCI
4有13个对称轴，有案可查4个对称操作。
我们知道，N个原子构成的分子有碍
（3N—6）个内部振动自由度。
因此CCl
4
分子可以有9个(3×5—6)自由度，或称为9个独立的简正振动。
根据分子的对称性，这9种简正振动可归纳成下列四类：第一类，只有一种振动方式，4个氯原子沿与C原子的联线方向作伸缩振动，
记作v
1
，表示非简并振动。
第二类，有两种振动方式，相邻两对CI原子在与C原子联线方向上，或在
该联线垂直方向上同时作反向运动，记作v
2
，表示二重简并振动。
第三类，有三种振动方式，4个CI与C原子作反向运动，记作v
，表示三重
3
简并振动。
第四类，有三种振动方式，相邻的一对CI原子作伸张运动，另一对作压缩运动，记作v4，表示另一种三重简并振动。
上面所说的“简并”，是指在同一类振动中，虽然包含不同的振动方式但具有相同的能量，它们在拉曼光谱中对应同一条谱线。
因此，CCl4分子振动拉曼光谱应有4个基本谱线，根据实验中测得各谱线的相对强度依次为v1>v2>v3>v4。
苯的谱线也见附图,分析类似,这里不再赘述。