這是一個關(guān)于拉曼光譜儀原理PPT，包括了拉曼光譜基本原理，拉曼光譜的應(yīng)用，激光拉曼光譜儀等內(nèi)容。激光拉曼光譜的原理和儀器組成及應(yīng)用河南大學(xué) 特種功能材料教育部重點實驗室田寶麗 laser Raman spectroscopy 一、 拉曼光譜基本原理 principle of Raman spectroscopy 二、拉曼光譜的應(yīng)用 applications of Raman spectroscopy 三、 激光拉曼光譜儀 laser Raman spectroscopy 激光拉曼光譜---基本原理 拉曼散射效應(yīng)是印度物理學(xué)家拉曼（C.V.Raman）于1928年首次發(fā)現(xiàn)的，本人也因此榮獲1930年的諾貝爾物理學(xué)獎。1960年以后，激光技術(shù)的發(fā)展使拉曼技術(shù)得以復(fù)興。由于激光束的高亮度、方向性和偏振性等優(yōu)點，成為拉曼光譜的理想光源。隨探測技術(shù)的改進和對被測樣品要求的降低，目前在物理、化學(xué)、醫(yī)藥、工業(yè)等各個領(lǐng)域拉曼光譜得到了廣泛的應(yīng)用，越來越受研究者的重視。光的瑞利散射一個頻率為ν0的單色光，當(dāng)它不能被照射的物體吸收時，大部分光將沿入射光束通過樣品，約有1/105～1/106強度的光被散射到各個方向。并在與入射方向垂直的方向，可以觀察到這種散射，歡迎點擊下載拉曼光譜儀原理PPT。

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激光拉曼光譜的原理和儀器組成及應(yīng)用河南大學(xué) 特種功能材料教育部重點實驗室田寶麗 laser Raman spectroscopy 一、 拉曼光譜基本原理 principle of Raman spectroscopy 二、拉曼光譜的應(yīng)用 applications of Raman spectroscopy 三、 激光拉曼光譜儀 laser Raman spectroscopy 激光拉曼光譜---基本原理 拉曼散射效應(yīng)是印度物理學(xué)家拉曼（C.V.Raman）于1928年首次發(fā)現(xiàn)的，本人也因此榮獲1930年的諾貝爾物理學(xué)獎。 1960年以后，激光技術(shù)的發(fā)展使拉曼技術(shù)得以復(fù)興。由于激光束的高亮度、方向性和偏振性等優(yōu)點，成為拉曼光譜的理想光源。隨探測技術(shù)的改進和對被測樣品要求的降低，目前在物理、化學(xué)、醫(yī)藥、工業(yè)等各個領(lǐng)域拉曼光譜得到了廣泛的應(yīng)用，越來越受研究者的重視。 光的瑞利散射一個頻率為ν0的單色光，當(dāng)它不能被照射的物體吸收時，大部分光將沿入射光束通過樣品，約有1/105～1/106強度的光被散射到各個方向。并在與入射方向垂直的方向，可以觀察到這種散射。 ●瑞利散射為光與樣品分子間的彈性碰撞，光子的能量或頻率不變，只改變了光子運動的方向。 ●散射光的強度與散射方向有關(guān)，且與入射頻率的四次方成正比。拉曼效應(yīng) 拉曼效應(yīng)為光子與樣品中分子的非彈性碰撞，即光子與分子相互作用中有能量的交換。拉曼效應(yīng)太弱（約為入射光強的10-6). 入射光子的能量為hν0，當(dāng)與分子碰撞后，可能出現(xiàn)兩種情況： ●第一種是分子處于基態(tài)振動能級，與光子碰撞后，分子從入射光子獲取確定的能量hν1達到較高的能級。則散射光子的能量變?yōu)閔（ν0－ν1）= hν，頻率降低至ν0－ν1。形成能量為h（ν0－ν1）、頻率為ν0－ν1的譜線。稱為Stokes線（斯托克斯線） 。 ●另一種是分子處于激發(fā)態(tài)振動能級，與光子碰撞后，分子躍遷回基態(tài)而將從確定的能量hν1傳給光子。則散射光子的能量變?yōu)閔（ν0＋ν1）= hν，頻率增加至ν0＋ν1。形成能量為h（ν0＋ν1）、頻率為ν0＋ν1的譜線。稱為反Stokes線（反斯托克斯線）。 ●兩種情況，散射光子的頻率發(fā)生變化了，減小或增加了，稱為拉曼位移。 Stokes線與反Stokes線 ●將負拉曼位移，即ν0－ν1稱為Stokes線（斯托克斯線）。 ●將正拉曼位移，即ν0＋ν1稱為反Stokes線（反斯托克斯線）。 正負拉曼位移線的躍遷幾率是相等的，但由于反斯托克斯線起源于受激振動能級，處于這種能級的粒子數(shù)很少，因此反斯托克斯線的強度小，而斯托克斯線強度較大，在拉曼光譜分析中主要應(yīng)用的譜線。激光拉曼光譜基本原理 principle of Raman spectroscopy 基本原理 2、產(chǎn)生拉曼位移的條件 拉曼散射不要求有偶極矩的變化，卻要求有極化率的變化，與紅外光譜不同，也正是利用它們之間的差別，兩種光譜可以互為補充。 分子在靜電場E中所產(chǎn)生的誘導(dǎo)偶極矩P與分子的極化率α之間有關(guān)系：P=αE   Raman位移 SiO44-的振動光譜 SiO44-的理論振動自由度為15-6=9個基本振動數(shù)，但實際上由于能級的簡并只有4個振動，其中2個紅外活性的，4個都是拉曼活性的，可見在紅外光譜中檢測不到的譜線，可以在拉曼光譜中得到。   紅外光譜與Raman光譜比較 紅外光譜與拉曼光譜互稱為姊妹譜。因此，可以相互補充。 ① 相似之處： 激光拉曼光譜與紅外光譜一樣，都能提供分子振動頻率的信息，對于一個給定的化學(xué)鍵，其紅外吸收頻率與拉曼位移相等，均代表第一振動能級的能量。 紅外光譜與Raman光譜比較 ② 不同之處： a 紅外光譜的入射光及檢測光都是紅外光，而拉曼光譜的入射光和散射光大多是可見光。拉曼效應(yīng)為散射過程，拉曼光譜為散射光譜，紅外光譜對應(yīng)的是與某一吸收頻率能量相等的（紅外）光子被分子吸收，因而紅外光譜是吸收光譜。 b 機理不同：從分子結(jié)構(gòu)性質(zhì)變化的角度看，拉曼散射過程來源于分子的誘導(dǎo)偶極矩，與分子極化率的變化相關(guān)。通常非極性分子及基團的振動導(dǎo)致分子變形，引起極化率的變化，是拉曼活性的。紅外吸收過程與分子永久偶極矩的變化相關(guān)，一般極性分子及基團的振動引起永久偶極矩的變化，故通常是紅外活性的。 c 制樣技術(shù)不同：紅外光譜制樣復(fù)雜，拉曼光譜勿需制樣，可直接測試水溶液。紅外光譜與Raman光譜比較 ③ 兩者間的聯(lián)系 可用經(jīng)驗規(guī)則來判斷分子的紅外或拉曼活性： a 相互排斥規(guī)則：凡有對稱中心的分子，若有拉曼活性，則紅外是非活性的；若紅外活性，則拉曼非活性。 b 相互允許規(guī)則：凡無對稱中心的分子，大多數(shù)的分子，紅外和拉曼都活性。 c 相互禁止規(guī)則：少數(shù)分子的振動，既非拉曼活性，又非紅外活性。 如：乙烯分子的扭曲振動，在紅外和拉曼光譜中均觀察不到該振動的譜帶。 紅外光譜圖中主要研究振動中有偶極矩變化的化合物，因此，除了單原子分子和同核分子外，幾乎所有的化合物在紅外光區(qū)均有吸收。 二、拉曼光譜的應(yīng)用 applications of Raman spectroscopy 多數(shù)的吸收光譜中，只具有二個基本參數(shù)(頻率和強度) ；在激光拉曼光譜中還有一個重要的參數(shù)即退偏振比(也可稱為去偏振度)。由于激光是線偏振光，而大多數(shù)的有機分子是各向異性的，在不同方向上的分子被入射光電場極化程度是不同的。在激光拉曼光譜中，完全自由取向的分子所散射的光也可能是偏振的，因此一般在拉曼光譜中用退偏振比(或稱去偏振度)ρ表征分子對稱性振動模式的高低。 I∥和I⊥——分別代表與激光電矢量平行和垂直的譜線的強度 的譜帶稱為偏振譜帶，表示分子有較高的對稱振動模式 。 的譜帶稱為退偏振譜帶，表示分子對稱振動模式較低。 儀器組成激光拉曼光譜儀的基本組成有激光光源，樣品室，單色器，檢測記錄系統(tǒng)和計算機五大部分。 拉曼光譜儀中最常用的是He~Ne氣體激光器。 其輸出激光波長為6328埃，功率在100mW以下。 樣品的放置方法 為了提高散射強度，樣品的放置方式非常重要。 氣體的樣品可采用內(nèi)腔方式，即把樣品放在激光器的共振腔內(nèi)。 液體和固體樣品是放在激光器的外面。 激光Raman光譜儀 laser Raman spectroscopy 拉曼散射光譜的優(yōu)點 (1)拉曼光譜是一個散射過程，因而任何尺寸、形狀、透明度的樣品，只要能被激光照射到，就可直接用來測量。由于激光束的直徑較小，且可進一步聚焦，因而極微量樣品都可測量。 (2)水是極性很強的分子，因而其紅外吸收非常強烈。但水的拉曼散射卻極微弱，因而水溶液樣品可直接進行測量，這對生物大分子的研究非常有利。此外，玻璃的拉曼散射也較弱。 (3)對于聚合物及其他分子，拉曼散射的選擇定則的限制較小，因而可得到更為豐富的譜帶。 S—S，C—C，C=C，N=N等紅外較弱的官能團，在拉曼光譜中信號較為強烈。拉曼光譜研究高分子樣品的最大缺點是熒光散射 。 發(fā)光（熒光）的抑制和消除 四、 發(fā)展 小 結(jié)huN紅軟基地