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拉曼光谱的基本原理特点和应用领域

2017-05-17 16:20:45 西安丰登光电科技有限公司 阅读

    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。

基本原理:

    当一束频率为v0的单色光照射到样品上后,分子可以使入射光发生散射.大部分光只是改变方向发生散射,而光的频率仍与激发光的频率相同,这种散射称为瑞利散射;约占总散射光强度的 10-6~10-10的散射,不仅改变了光的传播方向,而且散射光的频率也改变了,不同于激发光的频率,称为拉曼散射.拉曼散射中频率减少的称为斯托克斯散射,频率增加的散射称为反斯托克斯散射,斯托克斯散射通常要比反斯托克斯散射强得多,拉曼光谱仪通常测定的大多是斯托克斯散射,也统称为拉曼散射.

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    散射光与入射光之间的频率差v称为拉曼位移,拉曼位移与入射光频率无关,它只与散射分子本身的结构有关.拉曼散射是由于分子极化率的改变而产生的.拉曼位移取决于分子振动能及的变化,不同化学键或基团有特征的分子振动,ΔE反映了指定能级的变化,因此与之对应的拉曼位移也是特征的.这是拉曼光谱可以作为分子结构定性分析的依据.

拉曼原理图

拉曼的特征:

    拉曼散射光谱具有以下明显的特点:   

        a.拉曼散射谱线的波数虽然随入射光的波数而不同,但对同一样品,同一拉曼谱线的位移与入射光的波长无关,只和样品的振动转动能级有关;   

        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。

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

        2、以CCD为代表的多通道探测器用于拉曼光谱的检测仪的分析技术   

        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 

拉曼散射原理图.jpg

拉曼光谱应用领域:

    1. 石油领域

        检测石油产品质量、定性分析石油产品组成或种类

    2. 食品领域

         用于食品成分的“证实”,以及掺杂物的“证伪”

    3. 农牧领域

         农牧产品的分类及鉴定

    4. 化学、高分子、制药及医学相关领域

         过程控制;质量控制、成分鉴定、药物鉴别、疾病诊断

    5. 刑侦及珠宝行业

         毒品检测;珠宝鉴定

    6.环境保护

        环保部门水质污染监测、表面污染检测和其他有机污染物

    7. 物理领域

        光学器件和半导体元件研究

    8.鉴定

        古物古玩鉴定、公安刑事鉴定等其他领域。

    9.地质领域

        现场探矿、矿石成分的定量定性分析和包裹体的研究等。



标签:   拉曼光谱仪原理 拉曼光谱仪应用领域
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