拉曼光譜簡介及原理.ppt

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1、激光拉曼光譜11.概述2.方法原理3.儀器結(jié)構(gòu)與原理4.發(fā)展21.概述散射光譜分子振動與轉(zhuǎn)動與紅外光譜類似－吸收光譜1用于結(jié)構(gòu)分析C.V.Roman，theIndianphysicist1930NobelPrize3拉曼散射效應(yīng)的進(jìn)展：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。1928~1940年，受到廣泛的重視，曾是研究分子結(jié)構(gòu)的主要手段。這是因?yàn)榭梢姽夥止饧夹g(shù)和照相感光技術(shù)已經(jīng)發(fā)展起來的緣故；1940~1960年，拉曼光譜的地位一落千丈。主要是因?yàn)槔?yīng)太弱（約為入射光強(qiáng)的10-

2、6），并要求被測樣品的體積必須足夠大、無色、無塵埃、無熒光等等。所以到40年代中期，紅外技術(shù)的進(jìn)步和商品化更使拉曼光譜的應(yīng)用一度衰落；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(diǎn)，成為拉曼光譜的理想光源。隨探測技術(shù)的改進(jìn)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。42.1瑞利散射與拉曼散射光線通過試樣，透射仍為主體波長遠(yuǎn)小于粒徑，小部分散射散射：僅改變方向，波長不變。彈性碰撞無能量交換瑞利散射λ不變垂直方向觀測，原波長兩側(cè)還有散射光非彈性碰撞，有能量

3、交換，波長有變化拉曼散射λ變2.方法原理5樣品池透過光λ不變?nèi)鹄⑸洇瞬蛔兝⑸洇俗儲嗽龃螃藴p小6CCl4的拉曼光譜Stockslinesanti-StockeslinesRayleighscatteringΔν/cm-172.2方法原理Stocks(斯托克斯)線：能量減少，波長(數(shù))變長(小)Anti－Stocks線：能量增加，波長(數(shù))變短(大)受激虛態(tài)不穩(wěn)定，很快(10-8s)躍回基態(tài)大部分能量不變，小部分產(chǎn)生位移。室溫時處于基態(tài)振動能級的分子很少，Anti-stocke線也遠(yuǎn)少于stocks線。溫度升高，反斯托克斯線增加。82.2拉曼頻移（Raman

4、shift）Δν=

5、ν0–νs

6、,即散射光頻率與激發(fā)光頻之差。Δv取決于分子振動能級的改變，所以他是特征的。適用于分子結(jié)構(gòu)分析與入射光波長無關(guān)92.3拉曼光譜與分子極化率的關(guān)系誘導(dǎo)偶極矩與外電場的強(qiáng)度之比為分子極化率分子中兩原子距離最大時，α也最大拉曼散射強(qiáng)度與極化率成正比例關(guān)系分子在靜電場E中，極化感應(yīng)偶極距pp＝αEα為極化率103.儀器結(jié)構(gòu)與原理11單色儀光電倍增管高壓電源光子計(jì)數(shù)器驅(qū)動電路計(jì)算機(jī)顯示器樣品激光器凹面鏡12光子計(jì)數(shù)器的組成1314激光器40MW半導(dǎo)體激光器532nm頻率高，拉曼光強(qiáng)大試樣室發(fā)射透鏡使激光聚焦在樣品上收集透鏡使拉曼光聚焦在單

7、色儀的入射狹縫單色儀儀器心臟1個光柵，2個狹縫減少雜散收光154.1共振拉曼光譜RRS4發(fā)展激發(fā)頻率等于或接近電子吸收帶頻率時共振拉曼強(qiáng)度增萬至百萬倍，高靈敏度，宜定量共振，高選擇性可調(diào)染料激光器4.2表面增強(qiáng)拉曼光譜SERS試樣吸附在金屬表面上，增103～106表面與共振聯(lián)用檢測限10－9～1012mol/L16儀器使用中的注意事項(xiàng)1.保證使用環(huán)境：具備暗室條件；無強(qiáng)震動源、無強(qiáng)電磁干擾；不可受陽光直射。2.光學(xué)器件表面有灰塵，不允許接觸擦拭，可用氣球小心吹掉。3.實(shí)驗(yàn)結(jié)束，首先取出樣品，關(guān)斷電源。4.注意激光器電源開、關(guān)機(jī)的順序正好相反。17