认识拉曼光谱
拉曼光谱介绍资料讲解
拉曼光谱介绍资料讲解拉曼光谱是一种非常重要的光谱分析技术,它能够提供有关物质的结构和化学成分的丰富信息。
在这篇文章中,我将对拉曼光谱的基本原理、仪器和应用进行介绍,并解释为什么它在科学研究和工业中如此重要。
首先,让我们来了解一下拉曼光谱的基本原理。
拉曼光谱是一种散射光谱,它通过测量物质散射光中的频率位移来揭示物质的结构和化学组成。
当一束单色激光照射到样品上时,其中一部分光子与样品中的分子发生相互作用。
在这个过程中,光子几乎立即被散射,并且其中一部分光子在散射过程中发生拉曼散射。
拉曼散射是由于分子的振动和旋转引起的,这些振动和旋转会改变散射光的频率。
拉曼光谱的仪器主要包括一个激光源、一个样品夹持器、一个光谱仪和一个探测器。
激光源通常是一束单色激光,比如氦氖激光或二极管激光。
样品夹持器用于将样品固定在适当的位置,并确保光线正好照射到样品上。
光谱仪用于收集拉曼散射的光子,并将其转换为拉曼光谱图。
探测器用于测量光子的强度,从而确定拉曼光谱的强度和频率。
拉曼光谱在许多领域中都有广泛的应用。
首先,它在化学领域中被用来确定物质的分子结构和化学成分。
拉曼光谱提供了有关化学键的信息,因此可以用于确定分子的结构。
此外,拉曼光谱还可以鉴定有机和无机化合物,并用于分析化学反应的动力学。
此外,拉曼光谱在生物医学领域也有许多应用。
它可以用于鉴定和诊断疾病,比如癌症和心脑血管疾病。
拉曼光谱还可以检测和监测生物分子和药物在细胞和组织中的分布。
这些信息对于了解疾病的发展和治疗策略的制定非常重要。
此外,拉曼光谱还在材料科学、地质学和环境科学等领域中得到广泛应用。
它可以用于表征材料的晶体结构和微观结构,并揭示材料中的欠饱和和晶格扭曲。
在地质学中,拉曼光谱可以用来研究岩石和矿物的组成和演化历史。
在环境科学中,拉曼光谱可以检测土壤和水体中的有机和无机物质,并评估环境质量。
总结来说,拉曼光谱是一种强大的光谱分析技术,它能够提供关于物质结构和化学成分的丰富信息。
拉曼光谱定义
拉曼光谱定义
拉曼光谱(Raman Spectroscopy)是一种非破坏性的分子特征检测手段。
它通过对激发后的分子进行检测,来识别分子中的原子或分子组成部分。
它具有高灵敏度、高准确性和非破坏性,广泛应用于有机/无机化学、生物化学、物理化学等多个学科领域。
拉曼散射是一种被激发光分子而发生的光谱效应,它是物理学家里昂·拉曼在1928年发现的,以他的名字命名。
它的本质是,当一个物体的原子或分子被外界电磁波的能量激发时,会发出符合该物体原子或分子特征的散射光,这种光谱效应就是拉曼散射效应。
拉曼光谱就是拉曼散射效应的可视化图形表示,它可以显示出物体内不同原子或分子的激发状态,从而反映出物体的结构和性质。
拉曼光谱的基本原理是,当一个物体的原子或分子被外界电磁波的能量激发时,会发出符合该物体原子或分子特征的散射光,这种光谱效应就是拉曼散射效应。
拉曼光谱的基本原理是根据物质的不同结构,被激发的分子状态不同,由此产生出不同的散射光谱来反映它们的特性。
拉曼光谱是一种高灵敏度、高准确性的分子特征检测手段,它可以直接检测分子中的原子或分子组成部分,从而反映物体的结构和性质。
由于它的非破坏性、精确性和
高灵敏度,拉曼光谱已经广泛应用于有机/无机化学、生物化学、物理化学、食品分析、环境分析等诸多领域。
拉曼光谱定义,就是表示一种利用拉曼散射原理来检测物质结构特征的方法,即通过测量拉曼散射光谱,来鉴定和识别物体中不同原子或分子组成部分的特性。
它可以提供客观准确的数据,为研究者提供重要的参考信息,从而更好的了解物质的结构、性质和功能。
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
拉曼光谱的原理及应用
拉曼光谱的原理及应用拉曼光谱是将激发的样品通过分析散射光的频率而得到的一种光谱技术。
它是基于拉曼散射效应,即光与物质相互作用后,光的频率发生变化而产生散射光谱。
拉曼光谱的原理及应用如下。
原理:拉曼散射是指当物质被激发后,光通过与物质分子或晶体相互作用而发生频率改变的现象。
当光与物质相互作用后,其中一部分光的频率会发生变化,其频率的差值与物质分子或晶体的振动和转动能级有关。
这种频率发生变化的光被称为拉曼光,而拉曼光谱则是分析和记录这种光的技术和结果。
应用:1.化学分析:拉曼光谱可以用于分析化学物质的成分、结构和浓度。
不同化学物质的分子结构和振动能级不同,因此它们与光相互作用后会产生不同的拉曼光谱。
通过对比样品的拉曼光谱与数据库中已知物质的拉曼光谱,可以确定样品的成分和结构。
2.材料科学:拉曼光谱在材料科学中有广泛的应用。
例如,可以通过拉曼光谱来分析材料中的应变、晶格缺陷、晶体结构及化学组成等。
由于拉曼光谱对物质的表面敏感性较强,因此它在研究纳米材料和杂质掺杂材料的结构和性质方面特别有用。
3.生物医学:拉曼光谱在生物医学领域有多种应用。
例如,可以使用拉曼光谱来识别肿瘤组织与正常组织的差异,从而在肿瘤诊断和治疗中发挥重要作用。
此外,拉曼光谱还可以用于分析生物分子的结构变化和相互作用,以及研究细胞功能和代谢过程。
4.环境分析:拉曼光谱可以用于环境样品的分析和监测,例如水质、大气污染物、土壤和废物中的化学物质。
通过拉曼光谱技术,可以对这些环境样品中的有机和无机成分进行定性和定量分析,从而提供可靠的环境数据。
5.药品质量检测:拉曼光谱可用于对药物的质量进行快速和准确的检测。
通过对药物样品的拉曼光谱进行分析,可以确定药物的成分、结构和纯度,以保证药物的质量和疗效。
总结:拉曼光谱技术以其非破坏性、快速、准确的特点在各个领域得到广泛应用。
基于拉曼散射现象,拉曼光谱能够提供关于样品成分、结构和相互作用的信息。
它已成为化学、材料科学、生物医学、环境分析和药品质量检测等领域中不可或缺的分析工具,为科研和工业应用提供了重要支持。
拉曼光谱的原理
拉曼光谱的原理拉曼光谱是一种非常重要的光谱分析技术,它可以通过分析物质与激发光发生的拉曼散射来获取样品的信息。
拉曼光谱的原理基于拉曼散射现象,即当光线与物质相互作用时,一部分光子的能量会改变,并且发生频率的变化,这种现象就是拉曼散射。
在拉曼光谱中,通过测量样品散射光的频率变化,可以得到样品的分子振动信息,从而实现对样品的分析和表征。
拉曼光谱的原理可以简单地理解为,当激发光与样品相互作用时,样品的分子会发生振动和旋转,从而导致散射光的频率发生变化。
这种频率变化可以被称为拉曼频移,它包含了样品分子的结构和化学键等信息。
通过测量拉曼频移,可以获取样品的拉曼光谱图谱,进而对样品进行分析和鉴定。
在实际应用中,拉曼光谱可以用于分析各种物质,包括固体、液体和气体等。
由于其非破坏性、快速、准确的特点,拉曼光谱在化学、生物、材料科学等领域得到了广泛的应用。
通过拉曼光谱技术,可以对样品的成分、结构、形貌等进行表征,为科学研究和工程应用提供了重要的信息。
拉曼光谱的原理是基于量子力学和电磁理论的基础上,通过对光与物质相互作用的微观过程进行分析和理解。
在实验中,通常会使用激光等单色光源来激发样品,然后通过光谱仪等设备来测量样品的散射光,从而得到拉曼光谱图谱。
通过对拉曼光谱图谱的分析,可以确定样品的成分、结构和性质,为科学研究和工程应用提供了重要的实验手段。
总之,拉曼光谱的原理是基于拉曼散射现象的物理过程,通过测量样品散射光的频率变化,可以获取样品的分子振动信息,从而实现对样品的分析和表征。
拉曼光谱技术具有非破坏性、快速、准确的特点,在化学、生物、材料科学等领域得到了广泛的应用,为科学研究和工程应用提供了重要的实验手段。
拉曼光谱课件
利用拉曼光谱分析大气中的有害物质,如二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳等,有助于监测和治理空气 污染。
详细描述
拉曼光谱能够检测大气中不同污染物的分子振动模式,从而确定污染物的种类和浓度。这种方法具有 非接触、无损、快速和高灵敏度的特点,对于大气污染的预防和治理具有重要意义。
水体污染物的拉曼光谱分析
总结词
拉曼光谱技术可用于检测水体中的有害物质,如重金属离子、有机污染物等,为水环境 的监测和治理提供有力支持。
详细描述
通过对水体样本进行拉曼光谱扫描,可以获取水中污染物的分子振动信息,从而判断污 染物的种类和浓度。这种方法在水质监测、饮用水安全等领域具有广泛的应用前景。
土壤污染物的拉曼光谱分析
总结词
用于分离拉曼散射信号中的不 同波长成分。
光电倍增管
用于检测拉曼散射信号,转换 为电信号。
实验操作流程
显微镜观察
使用显微镜观察样品,选择测 量区域和焦点。
数据采集
采集拉曼散射信号,记录光谱 数据。
样品准备
选择适当的样品,进行表面清 洁和干燥。
光路调整
调整拉曼光谱仪、单色仪和显 微镜的光路,确保测量区域的 聚焦。
与生物学和医学交叉
拓展拉曼光谱在生物分子结构和细胞代谢过程 中的应用。
与计算科学交叉
利用计算模拟方法预测分子拉曼光谱,指导实验设计和优化。
THANK YOU
总结词
高分子化合物的拉曼光谱分析主要依赖于链振动和侧基的振动,可以提供高分子化合物的结构和序列信息。
详细描述
拉曼光谱能够检测高分子化合物中主链和侧基的振动模式,从而推断出高分子的结构和序列。通过分析拉曼光谱 ,可以确定高分子化合物的聚合度、序列长度和支链结构等信息。
理论光谱学的拉曼光谱分析
理论光谱学的拉曼光谱分析引言光谱学是研究物质与光的相互作用过程的学科。
其中,拉曼光谱分析是利用拉曼散射效应来研究物质的分子结构和化学成分的一种有效方法。
本文将从理论光谱学的角度出发,探究拉曼光谱分析的原理、仪器及应用。
1. 拉曼光谱分析的原理拉曼光谱是一种通过测量样品散射光的频移来获取样品分子的振动信息的技术。
其原理基于拉曼效应,即入射光与样品发生散射时,部分光子与样品分子相互作用后频率发生改变,从而产生拉曼散射光。
拉曼光谱分析的原理主要包括以下几点:1.1 可见光拉曼光谱可见光拉曼光谱是指样品在可见光范围内的拉曼光谱。
在可见光区域,拉曼散射光通常的能量与入射光相差很小,因此需要高灵敏的仪器进行检测。
1.2 红外拉曼光谱红外拉曼光谱是指样品在红外光范围内的拉曼光谱。
红外拉曼光谱可以用于表征样品的化学组成、结构和功能。
相比可见光拉曼光谱,红外拉曼光谱在分析材料的键合、分子构象和晶格振动等方面具有一定的优势。
1.3 拉曼光谱中的共振增强效应共振增强效应是指样品中某些特定振动模式的散射光谱强度远远大于其他振动模式的效应。
共振增强效应可以通过调整激发光的波长或变换样品的环境条件来实现。
2. 拉曼光谱仪的构成拉曼光谱仪是用于实施拉曼光谱分析的仪器装置。
它通常包括激光源、样品支承、散射光收集和检测、信号处理以及数据分析等模块。
2.1 激光源激光源是拉曼光谱仪的核心组件之一,它提供高亮度、高单色性的光束。
常用的激光源包括氩离子激光器、固体激光器、二极管激光器等。
2.2 样品支承样品支承模块是用于放置样品的部分。
样品可以采用液体、固体或气体形式。
常用的样品支承方式包括固体样品放在样品台上、液体样品放在带有透明窗口的样品池中。
2.3 散射光收集和检测散射光收集和检测模块主要用于采集样品的散射光,并将其转化为电信号。
常用的检测器包括光电二极管、光电倍增管等。
2.4 信号处理和数据分析信号处理和数据分析模块用于处理和分析采集到的散射光信号。
拉曼光谱
分析技术
种类
优点
不足
几种重要的拉曼光谱分析技术 1、单道检测的拉曼光谱分析技术 拉曼光谱2、以CCD为代表的多通道探测器的拉曼光谱分析技术 3、采用傅立叶变换技术的FT-Raman光谱分析技术 4、共振拉曼光谱分析技术 5、表面增强拉曼效应分析技术 拉曼光谱用于分析的优点和缺点
1、拉曼光谱用于分析的优点
含义
光照射到物质上发生弹性散射和非弹性散射.弹性散射的散射光是与激发光波长相同的成分,非弹性散射的散 射光有比激发光波长长的和短的成分,统称为拉曼效应。拉曼效应是光子与光学支声子相互作用的结果。
拉曼光谱-原理 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。用虚的上能级概念可以说明了拉曼效应:
相关信息
电化学原位拉曼光谱法,是利用物质分子对入射光所产生的频率发生较大变化的散射现象,将单色入射光(包 括圆偏振光和线偏振光)激发受电极电位调制的电极表面,通过测定散射回来的拉曼光谱信号(频率、强度和偏振 性能的变化)与电极电位或电流强度等的变化关系。一般物质分子的拉曼光谱很微弱,为了获得增强的信号,可采 用电极表面粗化的办法,可以得到强度高104-107倍的表面增强拉曼散射(Surface Enhanced Raman Scattering, SERS)光谱,当具有共振拉曼效应的分子吸附在粗化的电极表面时,得到的是表面增强共振拉曼散射(SERRS)光谱, 其强度又能增强102-103。
拉曼光谱的分析方法不需要对样品进行前处理,也没有样品的制备过程,避免了一些误差的产生,并且在分 析过程中操作简便,测定时间短,灵敏度高等优点。
2、拉曼光谱用于分析的不足 (1)拉曼散射面积 (2)不同振动峰重叠和拉曼散射强度容易受光学系统参数等因素的影响 (3)荧光现象对傅立叶变换拉曼光谱分析的干扰 (4)在进行傅立叶变换光谱分析时,常出现曲线的非线性的问题 (5)任何一物质的引入都会对被测体体系带来某种程度的污染,这等于引入了一些误差的可能性,会对分析 的结果产生一定的影响。
干货全方位看懂拉曼光谱
⼲货全⽅位看懂拉曼光谱拉曼光谱(Raman spectra)以印度科学家C.V.拉曼(Raman)命名,是⼀种分⼦结构检测⼿段。
拉曼光谱是散射光谱,通过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。
以横坐标表⽰拉曼频移,纵坐标表⽰拉曼光强,与红外光谱互补,可⽤来分析分⼦间键能的相关信息。
图1:印度科学家拉曼⼀、拉曼光谱原理拉曼效应: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。
拉曼效应是光⼦与光学⽀声⼦相互作⽤的结果。
光照射到物质上发⽣弹性散射和⾮弹性散射. 弹性散射的散射光是与激发光波长相同的成分,⾮弹性散射的散射光有⽐激发光波长长的和短的成分, 统称为拉曼效应。
图2:拉曼散射⽰意图物质与光的相对作⽤分为三种:反射,散射和透射。
根据这三种情况,衍⽣出相对应的光谱检测⽅法:发射光谱(原⼦发射光谱(AES)、原⼦荧光光谱(AFS)、X射线荧光光谱法(XFS)、分⼦荧光光谱法(MFS)等),吸收光谱(紫外-可见光法(UV-Vis)、原⼦吸收光谱(AAS)、红外观光谱(IR)、核磁共振(NMR)等),联合散射光谱(拉曼散射光谱(Raman))。
拉曼光谱应运⽽⽣。
相对作⽤光谱类型实际应⽤反射发射光谱原⼦发射光谱(AES)、原⼦荧光光谱(AFS)、X射线荧光光谱法(XFS)、分⼦荧光光谱法(MFS)散射吸收光谱紫外-可见光法(UV-Vis)、原⼦吸收光谱(AAS)、红外观光谱(IR)、核磁共振(NMR)透射联合散射光谱拉曼散射光谱(Raman)表1:光谱种类区分表拉曼频移(Raman shift):拉曼光谱的横坐标称作拉曼频移。
拉曼散射分为斯托克斯散射和反斯托克斯散射,通常的拉曼实验检测到的是斯托克斯散射,拉曼散射光和瑞利光的频率之差值称拉曼频移(Raman shift):Δν=| ν 0 – ν s |, 即散射光频率与激发光频之差。
拉曼光谱名词解释
拉曼光谱名词解释
嘿,你知道拉曼光谱不?拉曼光谱啊,就像是一个超级神奇的“眼睛”!比如说,你看那璀璨的星空(就像拉曼光谱能揭示物质的奥秘),我们用肉眼只能看到点点星光,可通过天文望远镜,就能看到好多好
多细节呢。
拉曼光谱也是这样,它能让我们看到物质内部那些隐藏起
来的信息。
想象一下,我们面前有各种不同的物质,它们就像是一群穿着不同
衣服的小朋友。
拉曼光谱呢,就能透过这些“衣服”,看到小朋友们真
正的样子(也就是物质的分子结构和化学成分等)。
它是怎么做到的呢?简单来说,就是当一束光照射到物质上时,大
部分光会按照原来的方向继续前进,这就叫瑞利散射。
但还有一小部
分光呢,会和物质发生相互作用,然后散射出来,而且散射光的频率
会发生变化,这就是拉曼散射啦。
这些散射光就包含着物质的重要信
息呢,通过对这些散射光的分析,我们就能了解物质的各种特性啦!
“哎呀,那拉曼光谱有啥用啊?”有人可能会这么问。
嘿,那用处可
多啦!在化学领域,它可以帮助科学家们确定化合物的结构,就像侦
探在破解案件一样(找出物质的“真相”)。
在材料科学里,能检测材
料的质量和性能。
在生物领域,甚至可以用来研究细胞和生物分子呢!
拉曼光谱真的是太神奇、太重要啦!它就像是一把开启物质奥秘之门的钥匙,让我们能深入探索这个丰富多彩的世界。
所以啊,可千万别小看了拉曼光谱哦!它可是科学研究中不可或缺的强大工具呢!。
拉曼光谱repo-概述说明以及解释
拉曼光谱repo-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述拉曼光谱是一种非常重要的分析技术,它能够提供有关物质的结构、组成和性质的详细信息。
由于其非侵入性、快速、无需样品处理等优点,拉曼光谱在化学、材料科学、生物医学等领域广泛应用。
拉曼光谱基于拉曼散射现象,当物质受到激光或其他光源的照射时,其中一部分光被散射出来,散射光中所携带的信息与样品分子的振动行为有关。
通过测量散射光的强度和频率变化,可以确定样品分子的化学成分、结构和相互作用等信息。
拉曼光谱在许多领域有着广泛的应用。
在化学领域,它可用于研究分子结构、化学键的强度和振动频率等。
在材料科学领域,拉曼光谱可以用于表征材料的晶体结构、晶格振动和缺陷等信息。
在生物医学领域,拉曼光谱可用于研究蛋白质、DNA和细胞等生物分子的结构和相互作用。
为了实现高质量的拉曼光谱测量和数据分析,仪器和技术的发展非常重要。
常用的拉曼光谱仪包括激光器、光学元件、样品处理装置和光谱仪等。
此外,还有一些高级技术,如共焦拉曼光谱、拉曼显微成像和拉曼光谱与扫描隧道显微镜等的结合。
总之,拉曼光谱具有极高的应用价值,对于研究物质的结构、组成和性质具有重要意义。
随着仪器和技术的不断进步,拉曼光谱在科学研究和工业应用中的地位将不断提升。
本文将详细介绍拉曼光谱的基本原理、应用领域以及仪器和技术等内容,并对未来的研究展望进行探讨。
1.2 文章结构文章结构本文按照以下三个部分展开讨论拉曼光谱的相关内容。
首先,在第一部分引言中,我们将对拉曼光谱进行概述,介绍其基本原理和应用领域。
其次,在第二部分正文中,我们将详细探讨拉曼光谱的基本原理,包括拉曼散射现象和拉曼光谱的测量原理。
我们还将介绍拉曼光谱在不同领域中的应用,包括材料科学、生物医学和环境监测等。
此外,我们还将介绍与拉曼光谱相关的仪器和技术,以及常用的数据分析方法。
最后,在第三部分结论中,我们将对拉曼光谱进行总结和评价,讨论其优缺点,并展望未来拉曼光谱研究的发展方向。
拉曼光谱知识点总结
拉曼光谱知识点总结一、拉曼光谱的基本原理拉曼光谱是拉曼效应的一种应用,其基本原理是当激发光子与分子或晶体相互作用时,会发生频率改变的散射,即拉曼散射。
在拉曼散射中,激发光子与分子或晶体相互作用后,会发生振动、转动、晶格等能级的跃迁,导致散射光的频率发生改变,从而产生拉曼谱线。
在拉曼光谱中,通常会出现两种散射光:一种是入射光的频率不变,称为斯托克斯线;另一种是入射光的频率改变,称为反斯托克斯线。
斯托克斯线的频率低于入射光,而反斯托克斯线的频率高于入射光。
通过测量拉曼光谱中斯托克斯线和反斯托克斯线的频率差和强度,就可以得到样品的拉曼光谱,进而分析样品的结构和化学成分。
二、拉曼光谱仪器为了进行拉曼光谱分析,我们需要使用拉曼光谱仪。
拉曼光谱仪通常由以下几个部分组成:激光器、样品台、光谱仪和检测器。
激光器用来提供单色激光光源,通常使用氦氖激光器、二极管激光器或固体激光器。
样品台用来支撑样品,并且通常具有微动装置,可以实现样品的旋转或者移动,以便对样品进行全方位的测量。
光谱仪用来分析散射光的频率,通常使用动蕉或平板光栅光谱仪。
检测器用来测量散射光的强度,常见的检测器包括光电二极管、CCD等。
除了上述基本组成部分外,拉曼光谱仪还可能配备激光聚焦透镜、样品定位装置、光纤耦合装置等附件,以满足不同实验需求。
例如,激光聚焦透镜可以提高激光光斑的聚焦效率,样品定位装备可以实现精确的样品定位,光纤耦合装置可以将散射光传输到光谱仪中进行分析。
这些附件能够提高拉曼光谱仪的性能,使其能够适用于更广泛的应用领域。
三、拉曼光谱的应用拉曼光谱具有非常广泛的应用领域,涉及化学、材料、生物、医学等领域。
在化学领域,拉曼光谱可以用来分析有机物、无机物、聚合物、生物大分子等化合物的结构和性质,例如用来鉴别和定量分析化合物、研究分子间的相互作用、探测反应中的中间体和产物等。
在材料领域,拉曼光谱可以用来研究晶体结构、纳米材料、全息材料、光子晶体等新型材料的光学性质和结构特征,例如用来研究晶体晶格振动、材料表面等离子体共振等。
拉曼光谱及其应用
拉曼光谱及其应用拉曼光谱是一种分析物质结构和化学组成的非侵入性技术,并广泛应用于许多领域,包括材料科学、生命科学和环境科学。
本文将介绍拉曼光谱的原理、仪器和一些常见的应用。
一、拉曼光谱的原理拉曼光谱是一种基于拉曼散射现象的光谱技术。
当激光等能量较高的光与物质相互作用时,光子会与物质中的分子相互作用,产生散射现象。
拉曼散射分为斯托克斯散射和反斯托克斯散射两种类型,它们分别与物质的低频和高频振动模式相对应。
根据拉曼散射现象,我们可以获得物质的拉曼光谱。
拉曼光谱是由于分子振动引起的光散射频移所产生的谱线,可以提供关于物质结构、键合性质和化学组成的信息。
每个物质都有独特的拉曼光谱,因此拉曼光谱可以用于研究和识别不同的物质。
二、拉曼光谱的仪器为了获取物质的拉曼光谱,我们需要使用拉曼光谱仪。
一般的拉曼光谱仪包括激光光源、样品台、光学系统和光谱仪。
首先,激光光源是产生高能量光束的关键组件。
常见的激光光源包括氩离子激光器、二极管激光器和红外激光器。
不同的激光光源可以提供不同的波长范围和功率输出,以适应不同样品的测量需求。
其次,样品台是用于支撑和定位样品的平台。
样品台需要具备良好的稳定性和精确度,以确保样品在测量期间的位置和姿态不变。
然后,光学系统包括镜头、滤光片和光纤等组件,用于操控和导引激光光束。
光学系统的设计和优化可以提高信号强度和降低背景噪音,从而提高拉曼信号的检测灵敏度。
最后,光谱仪用于测量和分析样品散射的光谱。
它通常包括光栅、光电二极管和数据采集系统等部分。
光谱仪的性能决定了拉曼光谱的分辨率和信噪比,因此选择合适的光谱仪非常重要。
三、拉曼光谱的应用1. 材料科学领域拉曼光谱在材料科学中具有广泛的应用。
通过测量材料的拉曼光谱,我们可以了解材料的晶格结构、键合状态和纳米尺度的相变等信息。
拉曼光谱还可以用于研究材料缺陷、应力分布和化学反应等过程。
因此,在材料设计、合成和评估中,拉曼光谱起到了重要的作用。
2. 生命科学领域在生命科学中,拉曼光谱被广泛应用于细胞学、生物医药等领域。
拉曼光谱原理与应用
拉曼光谱原理与应用光谱分析是一种通过测量物质与光的相互作用来研究物质性质的方法。
在光谱分析中,拉曼光谱因其独特的原理和广泛的应用而备受关注。
本文将全面介绍拉曼光谱的原理、仪器设备以及在不同领域中的应用。
一、拉曼光谱的原理拉曼光谱是指当光线与物质作用时,光的频率发生改变并散射的现象。
这种频率改变称为拉曼散射,其产生的原因是分子或晶体结构的振动或旋转。
具体来说,光与物质发生相互作用时,部分光子与物质的分子或晶格发生能量交换,使得被散射的光子频率发生改变。
而这种频率变化所携带的信息,可以用来研究物质的组成、结构以及状态。
二、拉曼光谱的仪器设备为了获得高质量的拉曼光谱数据,需要使用一些专门的仪器设备。
典型的拉曼光谱仪通常包括以下几个部分:1. 激光器:激光器是产生高强度和单色性光线的关键组成部分。
常用的激光器有氩离子激光器、固体激光器和半导体激光器等。
激光的选择应根据样品的特性和研究的目的来确定。
2. 光学系统:光学系统通常由透镜、准直器、滤光片等组成。
其主要功能是对光进行聚焦、准直和滤波,以保证光在样品表面的合适条件下进行相互作用。
3. 光谱仪:光谱仪是将散射光分离成不同频率的设备。
常用的光谱仪包括单色仪、衍射光栅、光电倍增管等。
光谱仪的性能决定了拉曼光谱信号的质量和分辨率。
三、拉曼光谱的应用拉曼光谱广泛应用于各个领域,如物理化学、材料科学、生物医学等,具有非常重要的意义。
1. 物理化学应用:拉曼光谱可以用于分析物质的结构和组成。
通过测量样品的拉曼光谱,可以获得有关物质分子振动状态的信息,帮助研究人员了解分子之间的相互作用和化学键的性质。
此外,拉曼光谱还可以用于表面增强拉曼光谱(SERS)的分析,提高灵敏度和检测限。
2. 材料科学应用:拉曼光谱在材料科学领域中具有广泛应用。
通过对材料的拉曼光谱分析,可以获得有关材料晶格振动和晶格结构的信息,揭示材料的物理特性和相变行为。
同时,拉曼光谱还可以用于研究材料的缺陷和应力状态,为材料设计和改进提供重要参考。
我所认识的拉曼光谱汇总
我和拉曼的那些不得不说的事——披着羊皮的杨帆一、拉曼光谱(Raman spectra)的历史过程:拉曼光谱得名于印度物理学家拉曼(Raman)。
1928年,拉曼首先从实验观察到单色的入射光投射到物质中后产生的散射,通过对散射光进行光谱分析,首先发现散射光除了含有与入射光相同频率的光外,还包含有与入射光频率不同的光。
以后,人们将这种散射光与入射光频率不同的现象称为拉曼散射。
拉曼因此获得诺贝尔奖。
当一束入射光通过样品时,在各个方向上都发生散射。
拉曼光谱仪收集和检测与入射光成直角的散射光。
由于收集和检测的散射光强度非常低,因此拉曼光谱的应用和发展受到很大限制。
30年代拉曼光谱曾是研究分子结构的主要手段,此时的拉曼光谱仪是以汞弧灯为光源,物质产生的拉曼散射谱线极其微弱,因此应用受到限制。
上世纪60年代,激光的问世为拉曼光谱仪的发展带来了蓬勃生机。
早期作为光源使用的汞弧灯,被高功率、高能量、高单色性和高相干性的激光光源所代替。
另外,高分辨率、低杂散光的双联和三联光栅单色仪,高灵敏度光电接收系统(光电倍增管和光子计数器)也在此期间研制成功,并实现了计算机和拉曼光谱仪的联机。
70年代中期,不断提高的激光技术使得拉曼光谱技术的发展和应用更为广泛。
对在很大光谱范围内吸收的样品,激光器的多谱线输出和可调谐激光器的连续谱线输出,可以使人们很方便地选择合适的激发光进行共振拉曼光谱测量。
用于样品的微区分析、不均匀表面检测等的空间分辨拉曼光谱技术(激光拉曼探针)也于同期诞生,到90年代末,高空间分辨拉曼光谱技术已经可以做到单分子检测。
多通道测量和短脉冲激光技术配合,则实现了时间分辨拉曼光谱测试。
这种光谱技术可用于短寿命自由基、化学反应的中间态、物质和系统的瞬间过程等方面的研究。
1983年,Jennings等人成功地进行了傅里叶变换拉曼实验。
此后,各型号的傅里叶变换拉曼光谱仪也先后问世。
1986年,Hirschfeld和Chase在技术上实现了FT-拉曼光谱。
拉曼光谱及其量子理论
拉曼光谱及其量子理论拉曼光谱是一种广泛应用于物质分析的光谱学方法,它基于拉曼散射现象并结合了量子理论的解释。
本文将介绍拉曼光谱的原理、应用以及与量子理论的关系。
一、拉曼光谱的原理拉曼光谱是通过研究物质样品中的拉曼散射来获取信息的一种光谱学方法。
当激发光(一般为激光)与物质相互作用时,光子与物质中的分子或晶格进行相互作用。
在这个过程中,光子的能量会发生改变,一部分光子的能量会增加,而另一部分则会减小。
光子能量增加的现象称为斯托克斯拉曼散射,而光子能量减小的现象则称为反斯托克斯拉曼散射。
拉曼散射现象可以用量子理论进行解释。
根据量子力学,分子的振动和旋转会导致分子内的电子云密度变化,从而引起散射光子的能量变化。
斯托克斯拉曼散射发生时,分子从低能级振动跃迁到高能级振动,而反斯托克斯拉曼散射发生时,则是从高能级振动跃迁到低能级振动。
通过测量拉曼散射光的频率和强度,可以得到物质样品的拉曼光谱。
二、拉曼光谱的应用由于拉曼光谱具有非常高的信息含量和灵敏度,它在各个领域都有广泛的应用。
1. 物质分析:拉曼光谱可以用于分析和鉴定物质的化学成分和结构。
通过对拉曼光谱的谱图分析,可以确定物质的分子种类、官能团以及分子结构的细节信息。
这使得拉曼光谱在药学、化学、生物学等领域的物质分析方面得到了广泛的应用。
2. 表面增强拉曼光谱(SERS):表面增强拉曼光谱是在特殊的表面条件下进行的拉曼光谱分析。
通过在金属纳米结构或活性表面上吸附物质样品,可以显著增强拉曼散射光的信号强度,提高拉曼光谱的检测灵敏度。
SERS在环境监测、食品安全等领域具有重要的应用价值。
3. 医学诊断:拉曼光谱可以用于生物分子的检测和医学诊断。
通过分析人体组织、细胞或体液中的拉曼光谱,可以获得生物分子(如蛋白质、核酸、糖类等)的信息,用于疾病的早期检测和诊断。
三、拉曼光谱与量子理论的关系拉曼光谱的解释离不开量子力学的理论支持。
1. 量子涨落:在拉曼散射过程中,光子与物质之间的相互作用是随机的,受到量子涨落的影响。
拉曼光谱基本原理通用课件
CHAPTER
内标法与外标法
内标法
通过在样品中添加已知浓度的标准物质作为内标,利用内标物的峰面积或峰高与浓度之间的线性关系,对未知样 品的浓度进行定量分析。
外标法
通过比较已知浓度的标准样品的拉曼光谱与未知样品的拉曼光谱,根据标准样品的浓度和峰面积或峰高之间的关 系,对未知样品的浓度进行定量分析。
峰面积法与峰高法
要点一
峰面积法
通过测量拉曼光谱中某个峰的面积,利用峰面积与浓度之 间的线性关系,对未知样品的浓度进行定量分析。
要点二
峰高法
通过测量拉曼光谱中某个峰的高度,利用峰高与浓度之间 的线性关系,对未知样品的浓度进行定量分析。
多元光谱分析方法
• 多元光谱分析方法:利用多个拉曼光谱之间的信息,通过统计分析和数学建模,对未知样品的成分和浓度进行 定量和定性分析。例如偏最小二乘法、主成分分析法等。
拉曼散射的物理过程
当光波与介质分子相互作用时,光波吸收或释放能量,导致光波的频率发生变 化。这种变化遵循斯托克斯-拉曼散射定律。
拉曼光谱的峰位与峰强
1 2 3
峰位的确定 拉曼光谱的峰位表示散射光的频率变化,通常用 波数(cm^-1)或波长(nm)表示。
峰强的意义 峰强表示散射光的强度,反映了散射过程的概率 大小。一般来说,峰强越强,表示该频率的散射 过程越容易发生。
拉曼光谱的未来
随着技术的不断进步,拉曼光谱将在未来发挥更 加重要的作用。
拉曼光谱的基本原理及特点
拉曼光谱基本原理
拉曼光谱是一种基于光的散射效 应的技术,通过分析散射光的频 率和强度来推断样品的性质。
拉曼光谱的概念原理应用
拉曼光谱的概念原理应用概念拉曼光谱是一种用于分析物质结构和化学组成的非常有力的技术。
它基于分子通过与光发生相互作用时发生的拉曼散射现象,利用分子的振动和旋转特征提供了关于分子结构和化学键性质的信息。
原理拉曼光谱的原理是基于拉曼散射的现象。
当光束与物质相互作用时,一部分光会散射,并且其频率、能量和波长都会发生变化。
拉曼散射可分为斯托克斯拉曼散射和反斯托克斯拉曼散射两种类型。
斯托克斯拉曼散射表示光子被物质吸收,其频率变低,而反斯托克斯拉曼散射表示光子被物质产生,其频率增加。
拉曼光谱是通过分析拉曼散射的频移来得出样品的结构和成分信息的。
样品中分子的振动和旋转会导致散射光子的频率变化,从而形成不同的拉曼光谱特征。
通过观察拉曼光谱的频移,可以推断出分子的化学键类型、键强度和晶格结构等信息。
应用拉曼光谱在许多领域都有广泛的应用,以下是一些常见的应用场景:•材料科学:拉曼光谱可以用于研究材料的结构和成分,例如用于纳米材料、薄膜的特征分析和表征。
•生物医学:拉曼光谱可以用于研究生物分子,例如蛋白质、核酸和细胞等的结构和变化,以及疾病的诊断和治疗。
•环境监测:拉曼光谱可以用于监测环境中的污染物和有害化学物质,例如水质监测和气体分析。
•食品安全:拉曼光谱可以用于检测食品中的营养成分、添加剂和污染物,以及判断食品的质量和安全性。
•药物研发:拉曼光谱可以用于药物的原料药质量控制、药物成分分析和药物稳定性研究。
•犯罪分析:拉曼光谱可以用于犯罪现场的物证分析和判断,例如毒品和爆炸物等的检测。
优势与其他光谱技术相比,拉曼光谱具有以下优势:1.非破坏性:拉曼光谱不需要样品的前处理和破坏性测试,可以对样品进行直接分析,保持样品的完整性。
2.高灵敏度:拉曼光谱可以探测到非常低浓度的物质,其灵敏度可以达到ppm级别。
3.无需特殊准备:拉曼光谱不需要样品进行特殊的准备,可以在实时和非接触的条件下进行分析。
4.快速分析:拉曼光谱的分析速度非常快,通常仅需几秒钟到几分钟即可完成整个分析过程。
Raman拉曼光谱
于瑞利线旳位移表达旳拉曼光谱
h0
波数与红外光谱旳波数相一致。
入射
散射
h
h
E1
红外吸收 拉曼散射
E0
拉曼光谱与红外光谱
同
同属分子振(转)动光谱
异红:外红:外合用于分研子究对不同红原外子光旳旳极性吸键收振动 -O强H,度-由C分=子O,偶-极C距-决X定
拉异曼::拉合曼用于分研子究同对原激子光旳非旳极散性射键振动 -N-强N度-由, -分C子-C极-化,率C决=定C
瑞利散射: 弹性碰撞;无能量互换,仅变化方向;频率不发生变化 旳辐射散射(u=u0);强度与l0旳四次方成反比
拉曼散射:非弹性碰撞;方向变化且有能量互换; 频率发生变化旳辐射散射(u=u0△u)
光旳 散射
光旳散射
样 透过光λ不变
品 池
拉曼散射λ变
λ减小 λ增大
瑞利散射λ不变
二、拉曼散射旳产生
样品分子中旳电子首先被一
激光器示意图
工作2物质
产生激光振荡旳一种主 要条件:两个反射镜之间旳 光必须是驻波,波节在两个 反射镜处。
全反1 射镜
部分4反射镜
激光器旳选频作用
鼓励3 能源
激光旳特征: 单色性好,相位一致,方向性好,亮度高
第三节 激光拉曼光谱原理
一、光旳散射
光散射是自然界常见旳现象.当一束光照射介质时,除被吸收之外, 大部分被反射或透过,另一部分光被介质向四面八方散射.在散射光 中,大部分是瑞利散射,小部分是拉曼散射.
110 ℃干燥
500 ℃焙烧
Mo/Al2O3旳拉曼光谱
成果表白,在低负载 量时即有汇集态Mo物种 存在。随负载量提升,其 汇集度逐渐增大。
Mo/Al2O3催化剂旳Raman表征
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拉曼光谱及其在材料和化学中的应用摘要本文论述了拉曼光谱及拉曼光谱在材料和化学中的应用关键词拉曼光谱,材料,化学1. 认识拉曼光谱1928年印度实验物理学家拉曼发现了光的一种类似于康普顿效应的光散射效应,称为拉曼效应。
简单地说就是光通过介质时由于入射光与分子运动之间相互作用而引起的光频率改变。
拉曼因此获得1930年的诺贝尔物理学奖,成为第一个获得这一奖项并且没有接受过西方教育的亚洲人。
拉曼散射遵守如下规律:散射光中在每条原始入射谱线(频率为v0)两侧对称地伴有频率为v0+ v i (i=1,2,3,…)的谱线,长波一侧的谱线称红伴线或斯托克斯线,短波一侧的谱线称紫伴线或反斯托克斯线;频率差v i与入射光频率v0无关,由散射物质的性质决定,每种散射物质都有自己特定的频率差,其中有些与介质的红外吸收频率相一致。
拉曼光谱即拉曼散射的光谱。
在透明介质的散射光谱中,频率与入射光频率v0相同的成分称为瑞利散射;频率对称分布在v0两侧的谱线或谱带v0+ v i即为拉曼光谱,其中频率较小的成分v0- v i又称为斯托克斯线,频率较大的成分v0+ v i又称为反斯托克斯线。
靠近瑞利散射线两侧的谱线称为小拉曼光谱;远离瑞利散射线的两侧出现的谱线称为大拉曼光谱。
拉曼散射的强度比瑞利散射要弱得多。
瑞利散射线的强度只有入射光强度的千分之一,拉曼光谱强度大约只有瑞利线的千分之一。
小拉曼光谱与分子的转动能级有关,大拉曼光谱与分子振动转动能级有关。
拉曼光谱的理论解释是:入射光子与分子发生非弹性散射,分子吸收频率为v0的光子,发射v0- v i的光子,同时分子从低能态跃迁到高能态(斯托克斯线);分子吸收频率为v0的光子,发射v0+ v i的光子,同时分子从高能态跃迁到低能态(反斯托克斯线)。
与分子红外光谱不同,极性分子和非极性分子都能产生拉曼光谱。
拉曼光谱与红外光谱的比较。
红外光谱是四大波谱(红外、紫外、核磁和质谱)之一,拉曼光谱与红外光谱一样,同属分子振动光谱范畴。
只是研究分子间作用力的种类不同,红外光谱的产生是由于吸收光的能量,引起分子中偶极矩改变的振动;拉曼光谱的产生是由于单色光照射后产生光的综合散射效应,引起分子中极化率改变的振动。
所以,红外光谱是吸收光谱,拉曼光谱是散射光谱,它们虽然同属于研究分子振动的谱学方法,但各自的侧重点有差异,具有互为补充的性质。
拉曼光谱技术在应用中具有红外光谱等不具备的优越性,这是因为:(1)它适于分子骨架的测定,且无需制样。
(2)不受水的干扰。
拉曼光谱工作在可见光区,用拉曼光谱进行光谱分析时,水是有用的溶剂,而对红外光谱水是差的溶剂。
此外,拉曼光谱测量所用器件和样品池材料可以由玻璃或石英制成,而红外光谱测量需要用盐材料。
(3)拉曼光谱使用的激光光源性质使其相当易于探测微量样品,如表面、薄膜、粉末、溶液、气体和许多其他类型的样品。
(4)拉曼仪器中用的传感器都是标准的紫外、可见光器件,检测响应得非常快,所以拉曼光谱法可用于研究寿命,并可用于跟踪快速反应的动力学过程。
(5)单独一台拉曼光谱仪,就可覆盖整个振动频率范围。
而在用傅立叶红外系统时,为了覆盖这个范围就必须改变检测器或光束劈裂器。
用传统的红外光谱仪测量必须使用两台以上仪器才能覆盖这一区域。
(6)因为谐波和合频带都不是非常强,所以拉曼光谱一般都比红外光谱简单,重叠带很少见到。
(7)用拉曼光谱法可观察整个对称振动,而红外光谱做不到。
(8)偏振测量给拉曼光谱所得信息增加了一个额外的因素,这对带的认定和结构测定是一个帮助。
拉曼光谱技术自身的这些优点使之成为现代光谱分析中重要的一员。
拉曼光谱为研究晶体或分子的结构提供了重要手段,在光谱学中形成了拉曼光谱学的一个分支。
用拉曼散射的方法可迅速定出分子振动的固有频率,并可决定分子的对称性、分子内部的作用力等。
但拉曼光谱本身有一定的局限性,比如拉曼散射的强度较弱,对样品进行拉曼散射研究时有强大的荧光及瑞利散射干扰等等。
因此它在相当长一段时间里未真正成为一种有实际应用价值的工具,直到激光器的问世,提供了优质高强度单色光,有力推动了拉曼散射的研究及其应用。
激光使拉曼光谱获得了新生,因为激光的高强度极大地提高了包含双光子过程的拉曼光谱分辨率和实用性。
此外强激光引起的非线性效应导致了新的拉曼散射现象。
为了进一步提高拉曼散射的强度,人们先后发展了傅立叶变换拉曼光谱、表面增强拉曼光谱、超位拉曼光谱、共振拉曼光谱、时间分辨拉曼光谱等新技术,使光谱仪的效率和灵敏度得到更大的提高。
目前拉曼光谱的应用范围遍及化学、物理学、生物学和医学等各个领域,对于纯定性分析、高度定量分析和测定分子结构都有很大价值。
随着拉曼光谱学研究的深入,拉曼光谱的应用必将愈来愈广泛。
2. 拉曼光谱在材料和化学中的应用每种物质都有它特定的拉曼光谱,它是物质的分子特征的反应。
不同的物质分子,由于它们的基本化学成分和结构的不同,具有不同的拉曼光谱特征,据此可以用分光计探测拉曼光谱散射光的强度,获取有用的信息,达到测定和鉴别物质的目的。
在材料研究和应用方面,①拉曼光谱可以用以分析半导体、超导体、陶瓷、晶体材料等固体材料。
例如拉曼光谱可以测出经离子注入后的半导体损伤分布,可以测出半磁半导体的组分,外延层的质量,外延层混晶的组分载流子浓度等。
在对新材料如LB膜、多孔硅、微晶硅、C、金刚石薄膜等的研究中,拉曼光谱技术都起着重要的作用。
②可以用于探测地质矿藏的成分和含量。
③在纳米材料的研究方面,拉曼光谱可以帮助考查纳米粒子本身因尺寸减小而产生的对拉曼光谱的影响以及纳米粒子的引入对玻璃相结构的影响。
特别是对于研究低维纳米材料,它已经成为首选方法之一。
由于拉曼光谱具有灵敏度高、不破坏样品和方便快速等优点,所以利用拉曼光谱可以对纳米材料进行分子结构分析、键态特征分析和定性鉴定等。
④在超晶格中与薄膜材料的研究中,可以通过测量超晶格中的应变层的拉曼频移计算出应变层的应力;根据拉曼峰形的对称性,知道晶格的完整性。
⑤在公安部门拉曼光谱可用于笔迹、指纹、文件和印章的鉴定等侦探工作。
例如,对不同的书写笔迹进行检验,在此方面的检验结果可与VSC文件检验仪的结果进行相互印证;对含碳素成分的笔迹进行检验,这是弥补VSC文件检验仪的重要作用;对打印文件、复印文件、印刷文件、传真文件进行检验;对印文、指纹上的印泥、印油进行检验;对其他附着在纸张上的特殊物质进行检验等。
⑥拉曼光谱技术还被成功地应用于宝石学研究和宝石鉴定领域。
拉曼光谱技术可以准确地鉴定宝石内部的包裹体,提供宝石的成因及产地信息,并且可以有效、快速、无损和准确地鉴定宝石的类别——天然宝石、人工合成宝石或优化处理宝石。
⑦在文物鉴定方面,傅立叶变换近红外拉曼光谱法、傅立叶变换红外光谱法等既能分析出字画的物质成分,又不会对文物有任何损伤。
⑧在对高分子材料中的研究中,拉曼光谱是表征高分子材料的有利工具。
它可提供聚合材料结构方面的许多重要信息,如分子结构和组成、立构规整性、结晶和取向、分子相互作用,以及表面和界面的结构等。
从拉曼峰的宽度可以表征高分子材料的立体化学纯度。
另外高分子材料的晶相也可由拉曼峰来表征。
拉曼光谱在化学研究领域也有着广泛应用。
在有机化学中振动光谱的主要应用是鉴别特殊的结构特征或特征基团。
对有机化学来说,测量红外光谱也可以达到此目的,但拉曼光谱和红外光谱有不同的选择定则起作用,如果对红外和拉曼这两种光谱都加以测量,那么就可以得到更完备的分子振动光谱。
实践应用上证明如果要使重要的结构特征都能够测出的话,在很多情况下红外和拉曼这两种光谱手段都是必需的。
在无机化学中,振动拉曼光谱学或者单独地,或者与红外光谱学结合在一起,有两种主要用途:在一定特定的环境中进行离子或分子种类的鉴别和光谱表征;测定这类物质的空间构型。
在分析化学中的应用:拉曼光谱分析技术也是分子结构表征技术,与红外光谱相同,其信号来源于分子的振动和转动,但由于分子的拉曼散射截面小及拉曼散射强度受光学系统参数等很多因素的影响,拉曼光谱多用于定性分析。
随着激光技术,检测技术的发展和新的拉曼光谱技术和方法的提出。
拉曼光谱在定量分析、工业过程分析和与分离技术的联用上日趋活跃。
拉曼光谱在分析化学中的另一个优点是它与色谱、电泳和流动注射等分析技术的联用。
这些联用技术兼有两者的特点,应用前景十分乐观。
拉曼光谱用作色谱的检测器能获得高分离效率,同时也兼可得到分离组分的成分和结构信息,表面增强拉曼光谱和共振拉曼光谱联用的研究也十分活跃。
最后我们介绍一下在材料科学中经常提到的表面拉曼光谱。
由于普通拉曼散射是光子的非弹性散射,一般1010个光子只能有一个光子产生非弹性散射,所以拉曼散射特别弱,对表面尤其不敏感,其应用受到很大限制。
1974年,人们在吸附氧化还原循环方法(OCR)粗糙化的银电极表面上,首先观察到了强度增加了103~106倍的拉曼散射信号,这就是表面增强拉曼散射。
为表面研究提供了一种极其有效的手段。
以后的几年进行了大量的表面增强拉曼散射现象的研究,发现了许多种类的分子在电极表面,胶体上,真空沉积固体界面上均有表面增强拉曼散射现象。
使吸附分子产生表面增强拉曼光谱的金属增加到十几种,还有TiO2和NiO等化合物。
表面增强拉曼光谱在化学动力学方面有广泛应用,它可现场提供金属电解质溶液界面的吸附分子的种类,吸附分子与电极表面的相互作用,吸附分子在电极表面存在的状态等一系列有关表面吸附分子的详细信息,从而表征出电场存在下电极和溶液界面的本质结构,这是传统的化学方法所不易获得的。
表面增强拉曼光谱为从分子水平研究电极表面的结构、组成和动力学过程开辟了一条新的途径。