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《共焦拉曼散射拉曼介紹拉曼特征-徐超》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、共焦顯微拉曼光譜的原理與應(yīng)用姓名：徐超學(xué)號：6121203013內(nèi)容簡介一、Raman散射及Raman光譜學(xué)簡介二、共聚焦技術(shù)（confocal）三、共聚焦拉曼光譜的應(yīng)用一、Raman散射及Raman光譜學(xué)簡介光散射光散射：當(dāng)光（電磁）波射入介質(zhì)時，若介質(zhì)中存在某些不均勻性（如：電場、相位、粒子數(shù)密度、聲速等）使光（電磁）波的傳播發(fā)生變化。例如，當(dāng)一束光通過均勻、透明介質(zhì)（如玻璃）時，人的肉眼從側(cè)面看不到光的傳播路徑，而如果介質(zhì)不均勻（如膠體），我們便可以在介質(zhì)中清晰看到光的路跡。這種現(xiàn)象便是光的散射引起的：在玻璃這種均勻透明介質(zhì)
2、中，光基本都被反射或折射通過樣品，散射非常弱，而在不均勻介質(zhì)中，一定數(shù)量的光子被散射向四面八方被人眼感知。散射的分類散射可以分為彈性散射和非彈性散射。彈性散射中散射的光子能量和入射光子能量一致，而非彈性散射則是其能量發(fā)生了變化。散射光波長相對入射光波長的改變量的大小對應(yīng)于不同的散射機制。光散射能量以波數(shù)（cm-1）為單位凡波數(shù)變化<10-5cm-1散射稱為瑞利散射；波數(shù)變化0.1cm-1散射稱為布里淵散射；波數(shù)變化>0.1cm-1散射稱為拉曼散射。光散射的能量變化及其分類光與物質(zhì)作用時，初態(tài)的的光子被吸收，使系統(tǒng)（如電子和晶格振動
3、）從初態(tài)躍遷到一個中間虛態(tài)，然后輻射出散射光子；同時中間虛態(tài)回到終態(tài)。如初終、態(tài)相同，就是彈性散射過程，否則，為非彈性散射過程。光散射過程中能量與動量間有密切關(guān)聯(lián)。能量變化范圍散射分類散射性質(zhì)<10-5cm-1瑞利彈性10-5~1cm-1布里淵非彈性>1cm-1拉曼非彈性Rayleigh散射&Raman散射當(dāng)光子被物質(zhì)中的原子或者分子散射時絕大多數(shù)光子的能量保持不變，即發(fā)生彈性散射（比如Rayleigh散射）。一小部分光子能量發(fā)生變化，即非彈性散射（比如Raman散射）。Raman散射的過程分為斯托克斯（Stokes）過程和反斯托
4、克斯（anti-Stokes）過程。Stokes過程中，散射光的能量比入射光能量小，anti-stokes過程中，散射光子的能量比入射光子能量大。Raman散射原理Raman散射能級躍遷示意圖Rayleigh散射前后，光子的能量不變2.Stokes過程中，光子損失了h??的能量，散射光能量變小3.anti-Stokes過程，光子吸收了h??的能量，散射光能量變大Raman光譜簡介Raman散射光的散射截面很小，通常只有Rayleigh散射的10-3~10-6，信號采集困難。19世紀(jì)60年代之后，隨著激光的出現(xiàn)以及高分辨率的單色儀和
5、高靈敏度的光電檢測系統(tǒng)的發(fā)展，使Raman光譜學(xué)進(jìn)入嶄新的階段，在研究物質(zhì)成分，結(jié)構(gòu)及相變，物理性質(zhì)比如超導(dǎo)等方面獲得了巨大成功。Raman光譜的基本特征Raman光譜的基本特征I）頻率特征i）不隨入射光頻率改變而改變；ii）斯托克斯和反斯托克斯頻率的絕對值相等；II）強度特征拉曼散射強度極弱，約為入射光的10-6~10-12，拉曼譜的斯托克斯強度IS比反斯托克斯強度IAS大許多。III）偏振特征當(dāng)入射光是偏振光時，對確定方位的分子和晶體，散射光的偏振特征與入射光的偏振狀態(tài)有關(guān)，從而有了偏振選擇定則。一般，拉曼散射光時偏振光，因此
6、，拉曼光譜往往是偏振光譜。拉曼光譜數(shù)據(jù)的處理與鑒認(rèn)是獲得實驗光譜后首先遇到的問題。利用譜特征與其它光譜區(qū)分開，方法：I）利用不同波長激發(fā)，利用譜是否隨波長變化，可容易地區(qū)分光致發(fā)光光譜和拉曼光譜；II）利用斯托克斯和反斯托克斯之間的對稱性確認(rèn)拉曼譜。光譜鑒認(rèn)典型Raman光譜系統(tǒng)一種Raman光譜系統(tǒng)的簡單光路圖激光經(jīng)分光鏡反射后，被透鏡聚焦以正入射方式照射在樣品上，樣品的出射光（包括反射光、Raman散射、瑞利散射及環(huán)境雜散光等）被同樣的透鏡收集，通過雙色鏡及濾波片進(jìn)入光譜儀二、共聚焦技術(shù)（confocal）共聚焦技術(shù)的發(fā)展20
7、世紀(jì)50年代中期，MinskyM在美國哈佛大學(xué)進(jìn)行博士后研究時提出共聚焦（confocal）顯微鏡的基本概念。隨著納米、光電技術(shù)及現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展，如何得到更高分辨率的成像成為了人們追逐的目標(biāo)，confocal技術(shù)也逐漸受到人們的重視。confocal以一種非常簡單的方法使光學(xué)顯微鏡的空間分辨率逼近光學(xué)的衍射極限，使納米光學(xué)成為每個實驗室都能研究的課題并得以飛速發(fā)展光學(xué)衍射極限1.光通過小孔時會發(fā)生衍射，產(chǎn)生衍射光斑。如果兩個物體的距離太近，兩物體的一級衍射光斑會部分重合而難以被分辨開來。2.理論上，光學(xué)系統(tǒng)中最小橫向分辨率約為0.
8、61λ/2nsinθ，其中λ為入射光波長，n為周圍環(huán)境的折射率，θ為物鏡的孔徑角。共聚焦技術(shù)所謂“confocal”，就是使光軸上的物點和像點共軛。光學(xué)confocal，即在激發(fā)光路和探測光路中分別加入一個小孔光闌當(dāng)做空間濾波器，這兩個光闌被稱為照
