1、2019/5/6,1,拉曼光谱实验技术,2019/5/6,2,拉曼光谱实验技术,一、概述,二、原理,三、仪器,四、发展,五、应用,2019/5/6,3,一、概述,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。,2019/5/6,4,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
2、非常低，因此拉曼光谱的应用和发展受到很大限制。六十年代激光开始广泛应用，拉曼光谱仪以激光作光源， 光的单色性和强度都大大提高，拉曼散射仪的信号强度因而大大提高，拉曼光谱技术得以迅速发展，应用领域遍及物理，材料，化学，生物等学科，并已成为光谱学的一个分支拉曼光谱学 。,2019/5/6,5,二、原理,拉曼光谱为散射光谱，1928年，C.V.拉曼实验发现，当光透过透明介质被分子散射的光发生频率变化，这一现象被称为拉曼散射。在透明介质的散射光谱中，频率与入射光频率0相同的成分称为瑞利散射(Rayleigh scattering )；频率对称分布在0两侧或0 1即为拉曼光谱，其中频率较小的成分又称为斯
3、托克斯线（Stocks lines)，频率较大的成分又被称为反斯托克斯线（Anti-Stocks lines）。因为斯托克斯线的强度远远强于反斯托克斯线，所以拉曼光谱仪一般记录斯托克斯线。,2019/5/6,6,原理图,样 品 池,2019/5/6,7,e,电子基态 振动能级,e,e,Rayleigh 散射,e,e,e,Raman 散射,温度升高 概率大！,2019/5/6,8,CCl4的拉曼光谱,Stocks lines,anti-Stockes lines,Rayleigh scattering,/cm-1,2019/5/6,9,CCl4的拉曼光谱,便携式仪器实测图 仅测出Stocks线,
4、2019/5/6,10,三、仪器,1.仪器结构与原理,反射透镜,收集透镜,2019/5/6,11,激光器,2. 仪器,最常用Ar激光器 488.0/514.5nm 频率高，拉曼光强大,试样室,发射透镜使激光聚焦在样品上 收集透镜使拉曼光聚焦在双单色仪的入射狭缝,双单色仪,仪器心脏 2个光栅，4个狭缝 减少杂散收光,2019/5/6,12,3.T64000型拉曼光谱仪简介,64000系统是由ISA/JOBIN-YVON公司研制生产的能兼顾单、多道检测，设计新颖的新一代全电脑化的三级光谱系统，用于常规Raman光谱，变温等极端物理条件下的Raman光谱，显微Raman光谱和发射光谱的测量。它可以取
5、得样品表面1um尺寸上的Raman信号。系统内有多个平面反透镜和狭缝。,2019/5/6,13,通过不同反射镜和狭缝的组合，T64000可以作为单级、双级和三级色散不同的光谱仪使用。系统装备的CCD探测器可以使得光谱探测的效率大大提高。主要技术指标如下：1800条/mm全息光栅 光谱范围：350-900nm；杂散光：10-14；重复性：0.1cm-1；精度：0.01%； 600条/mm全息光栅 闪烁在1.5mm，光谱范围：800nm-2.5mm；极低噪声的CCD探测器 光谱范围：400-1000nm；显微入射系统配有100，50（长焦距），50，10物镜。,2019/5/6,14,下图是T64
6、000型光谱仪的内光路示意图,2019/5/6,15,T64000型光谱仪的外观图,2019/5/6,16,曼散射技术的发展,拉曼光谱仪经历了从色散型拉曼光谱仪开始，发展到傅立叶变换拉曼光谱仪（抑制荧光效应强，测量快速），共振拉曼光谱仪（增强散射截面，抑制荧光），紫外拉曼光谱仪（紫外光的穿透深度浅，特别适合探测获得表面信息），小型拉曼光谱仪（能耗小，效率高，适合长时间工作）。,2019/5/6,17,四、发展,近红外-傅立叶变换拉曼光谱（NIR-FT Raman） 激光共振拉曼光谱(RRS) 表面增强拉曼光谱（SERS） 显微拉曼光谱 共焦显微拉曼光谱,2019/5/6,18,拉曼光谱与红外光
7、谱的关系,互补,2019/5/6,19,拉曼光谱与红外光谱的关系,2019/5/6,20,五、应用,激光拉曼光谱之所以一开始就受到重视，因为它与红外光谱有着相同的波长范围，操作比红外光谱简单，还具有以下优点： （1）单色光源的频率可根据样品颜色而有所选择。而红外光谱的光源不能任意调换。 （2）激光拉曼光谱谱峰尖锐、分辨性好。而红外谱峰往往很宽。 （3）在显微分析中，拉曼光谱有更高的分辨率。激光拉曼光谱的常规试样用量为22.5ug,微量操作时用量为0.06ug；红外,2019/5/6,21,光谱的常规用量为100ug,微量操作用量为0.1ug. (4)激光拉曼光谱可用于单晶的低频晶格频率及高频分
8、子频率的研究红外光谱不能做这些单晶的数据。 （5）激光拉曼光谱可测水溶液，而红外光谱不适用于水溶液的测定。 （6）激光拉曼光谱的频率范围可为204000cm-1(5002.5um)。一般红外光谱的测量范围只能为2004000cm-1（502.5um）,200cm-1以下的需要用远红外光谱。 （7）激光拉曼光谱对C=C,CC,S-S,C=S,P-S等红外弱谱峰很灵敏，能出现强峰，对易产生偏振的一切重元素（过渡金属超铀元素）,2019/5/6,22,的配位键均可出现拉曼强峰。 （8）拉曼光谱中只有少量的倍频及组频。在红外光谱上，易出现倍频和组频。所以，在激光拉曼谱图上谱峰清楚，谱峰较少，往往出现基频峰，比红外光谱更容易分析。,2019/5/6,23,Thank you！,
