Raman拉曼光谱原理及应用-刘仕锋_图文.

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

几个拉曼实验中的重要因素

•1-灵敏度

•2-光谱分辨率