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【图解】拉曼光谱仪是测什么的?它的原理是什么?

发布时间:2019/09/30 点击量:

  拉曼光谱仪是一种光谱仪系列的简称,基于印度科学家C.V.拉曼(Raman)发现拉曼散射效应。拉曼光谱仪的原理是什么?又能测什么物质呢?

  1. 拉曼光谱基本原理

  当一束频率为V0的单色光照射到样品上后,分子(或原子)可以使入射光发生散射或者反射。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(即V0)相同,这种散射称为瑞利散射(,大约占据99%左右;约占总散射光强度的 10E-6~10E-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,即V1V0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。

【图解】拉曼光谱仪是测什么的?它的原理是什么?

  拉曼光谱可以作为分子结构定性分析。激光入射到样品,产生散射光:散射光为弹性散射,频率不发生改变为瑞丽(Rayleigh)散射;散射光为非弹性散射,频率发生改变为拉曼(Raman)散射。如图:Rayleigh散射(左): 弹性碰撞;无能量交换,仅改变方向;Raman散射(右): 非弹性碰撞;方向改变且有能量交换。其中,E0基态,E1振动激发态;E0+ hν0,E1+ hν0激发虚态;获得能量后,跃迁到激发虚态。

【图解】拉曼光谱仪是测什么的?它的原理是什么?

       2.拉曼光谱仪组成和使用

  散射光相对于入射光频率位移与散射光强度形成的光谱称为拉曼光谱。拉曼光谱仪一般由光源、外光路、色散系统、及信息处理与显示系统五部分组成那么拉曼光谱仪能够测什么呢?

  拉曼光谱仪的使用,首先要具有激发波长,一般使用的激发波长都是几个固定的,如785nm,532nm, 1064nm等等。其次要有接收器,由于拉曼散射的信号无方向性,所以要使用如积分球、准直透镜等采样附件。由于拉曼光谱具有分辨率较高等特点,故其可以广泛应用于有机物、无机物以及生物样品的应用分析中。

        3.拉曼光谱仪谱图提供丰富的物质信息

  拉曼谱线的数目、拉曼位移、和谱线强度等参量提供了被散射分子及晶体结构的有关信息,能够揭示原子的空间排列和相互作用。

【图解】拉曼光谱仪是测什么的?它的原理是什么?

  综上所述,拉曼光谱仪凭借其优势能够很好地提供快速、简单、可重复、且更重要的是无损伤的定性分析,它无需样品准备,样品可直接通过光纤探头或者通过玻璃、石英、和光纤测量;目前,拉曼光谱仪主要适用于科研院所、高等院校物理和化学实验室、生物及医学领域等光学方面,研究物质成分的判定与确认;还可以应用于刑侦及珠宝行业进行毒品的检测及宝石的鉴定。更多运用领域,请查看《便携式拉曼光谱仪具体适用于那些领域?》

【图解】拉曼光谱仪是测什么的?它的原理是什么?