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拉曼光譜儀是測(cè)什么的?它的原理是什么？
閱讀：1012 發(fā)布時(shí)間：2022-3-18
拉曼光譜儀是測(cè)什么的?它的原理是什么？
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(chēng)為瑞利散射(，大約占比99左右;約占總散射光強(qiáng)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(chēng)為拉曼散射。拉曼散射中頻率減少的，即V1V0的散射稱(chēng)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(qiáng)得多，拉曼光譜儀通常測(cè)定的大多是斯托克斯散射，也統(tǒng)稱(chēng)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)槿瘥?Rayleigh)散射;散射光為非彈性散射，頻率發(fā)生改變?yōu)槔?Raman)散射。如圖：Rayleigh散射(左)： 彈性碰撞;無(wú)能量交換，僅改變方向;Raman散射(右)： 非彈性碰撞;方向改變且有能量交換。其中，E0基態(tài)，E1振動(dòng)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(duì)于入射光頻率位移與散射光強(qiáng)度形成的光譜稱(chēng)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(cè)什么呢？
拉曼光譜儀的使用，首先要具有激發(fā)波長(zhǎng)，一般使用的激發(fā)波長(zhǎng)都是幾個(gè)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(hào)無(wú)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(diǎn)，故其可以廣泛應(yīng)用于有機(jī)物、無(wú)機(jī)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(qiáng)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(shì)能夠很好地提供快速、簡(jiǎn)單、可重復(fù)、且更重要的是無(wú)損傷的定性分析，它無(wú)需樣品準(zhǔn)備，樣品可直接通過(guò)光纖探頭或者通過(guò)玻璃、石英、和光纖測(cè)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(shí)驗(yàn)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(jìn)行毒品的檢測(cè)及寶石的鑒定。