拉曼光譜儀的原理和用途
2022-08-11
1.拉曼光譜基本原理
當(dāng)一束頻率為V0的單色光照射到樣品上后，分子(或原子)可以使入射光發(fā)生散射或者反射。大部分光只是改變方向發(fā)生散射，而光的頻率仍與激發(fā)光的頻率(即V0)相同，這種散射稱為瑞利散射，大約占比99左右；約占總散射光強度的10E-6～10E-10的散射，不僅改變了光的傳播方向，而且散射光的頻率也改變了，不同于激發(fā)光的頻率，稱為拉曼散射。拉曼散射中頻率減少的，即V1V0的散射稱為反斯托克斯散射，斯托克斯散射通常要比反斯托克斯散射強得多，拉曼光譜儀通常測定的大多是斯托克斯散射，也統(tǒng)稱為拉曼散射。
拉曼光譜可以作為分子結(jié)構(gòu)定性分析。激光入射到樣品，產(chǎn)生散射光：散射光為彈性散射，頻率不發(fā)生改變?yōu)槿鹄?/span>(Rayleigh)散射；散射光為非彈性散射，頻率發(fā)生改變?yōu)槔?Raman)散射。Rayleigh散射：彈性碰撞，無能量交換，僅改變方向；Raman散射：非彈性碰撞，方向改變且有能量交換。其中，E0基態(tài)，E1振動激發(fā)態(tài)；E0+ hν0，E1+ hν0激發(fā)虛態(tài)；獲得能量后，躍遷到激發(fā)虛態(tài)。
2.拉曼光譜儀組成和使用
散射光相對于入射光頻率位移與散射光強度形成的光譜稱為拉曼光譜。拉曼光譜儀一般由光源、外光路、色散系統(tǒng)、及信息處理與顯示系統(tǒng)五部分組成。那么拉曼光譜儀能夠測什么呢？
拉曼光譜儀的使用，首先要具有激發(fā)波長，一般使用的激發(fā)波長都是幾個固定的，如785nm,532nm, 1064nm等等。其次要有接收器，由于拉曼散射的信號無方向性，所以要使用如積分球、準(zhǔn)直透鏡等采樣附件。由于拉曼光譜具有分辨率較高等特點，故其可以廣泛應(yīng)用于有機物、無機物以及生物樣品的應(yīng)用分析中。
3.拉曼光譜儀譜圖提供豐富的物質(zhì)信息
拉曼譜線的數(shù)目、拉曼位移、和譜線強度等參量提供了被散射分子及晶體結(jié)構(gòu)的有關(guān)信息，能夠揭示原子的空間排列和相互作用。
綜上所述，拉曼光譜儀憑借其優(yōu)勢能夠很好地提供快速、簡單、可重復(fù)、且更重要的是無損傷的定性分析，它無需樣品準(zhǔn)備，樣品可直接通過光纖探頭或者通過玻璃、石英、和光纖測量；目前，拉曼光譜儀主要適用于科研院所、高等院校物理和化學(xué)實驗室、生物及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等光學(xué)方面，研究物質(zhì)成分的判定與確認(rèn)；還可以應(yīng)用于刑偵及珠寶行業(yè)進行毒品的檢測及寶石的鑒定。
