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《拉曼光譜原理和應(yīng)用.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、拉曼光譜原理和應(yīng)用拉曼光譜和拉曼效應(yīng)拉曼光譜（Ramanspectra），是一種散射光譜。拉曼光譜分析法是基于印度科學(xué)家C.V.拉曼（Raman）所發(fā)現(xiàn)的拉曼散射效應(yīng)，對(duì)與入射光頻率不同的散射光譜進(jìn)行分析以得到分子振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)方面信息，并應(yīng)用于分子結(jié)構(gòu)研究的一種分析方法。最常用的紅外及拉曼光譜區(qū)域波長(zhǎng)是2.5~25μm。（中紅外區(qū)）分子能級(jí)與分子光譜分子運(yùn)動(dòng)包括整體的平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)及電子的運(yùn)動(dòng)。分子總能量可近似看成是這些運(yùn)動(dòng)的能量之和，即式中分別代表分子的平動(dòng)能、電子運(yùn)動(dòng)能、振動(dòng)能和轉(zhuǎn)動(dòng)能。除 外，其余三項(xiàng)都是量子化的，統(tǒng)稱(chēng)分子內(nèi)部運(yùn)動(dòng)能。分子光譜產(chǎn)生于分子內(nèi)部運(yùn)動(dòng)
2、狀態(tài)的改變。分子有不同的電子能級(jí)（ ，…），每個(gè)電子能級(jí)又有不同的振動(dòng)能級(jí)（…）拉曼光譜和拉曼效應(yīng)而每個(gè)振動(dòng)能級(jí)又有不同的轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)(,…).一定波長(zhǎng)的電磁波作用于被研究物質(zhì)的分子，引起分子相應(yīng)能級(jí)的躍遷，產(chǎn)生分子吸收光譜。引起分子電子能級(jí)躍遷的光譜稱(chēng)電子吸收光譜，其波長(zhǎng)位于紫外～可見(jiàn)光區(qū)，故稱(chēng)紫外－可見(jiàn)光譜。電子能級(jí)躍遷的同時(shí)伴有振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷。引起分子振動(dòng)能級(jí)躍遷的光譜稱(chēng)振動(dòng)光譜，振動(dòng)能級(jí)躍遷的同時(shí)伴有轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷。紅外吸收和拉曼散射光譜是分子的振動(dòng)－轉(zhuǎn)動(dòng)光譜。用遠(yuǎn)紅外光波照射分子時(shí)，只會(huì)引起分子中轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷，得到純轉(zhuǎn)動(dòng)光譜。拉曼光譜和拉曼效應(yīng)拉
3、曼散射拉曼散射是分子對(duì)光子的一種非彈性散射效應(yīng)。當(dāng)用一定頻率（ ）的激發(fā)光照射分子時(shí)，一部分散射光的頻率（ ?。┖腿肷涔獾念l率相等。這種散射是分子對(duì)光子的一種彈性散射。只有分子和光子間的碰撞為彈性碰撞，沒(méi)有能量交換時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)這種散射。該散射稱(chēng)為瑞利散射。還有一部分散射光的頻率和激發(fā)光的頻率不等，這種散射成為拉曼散射。Raman散射的幾率極小，最強(qiáng)的Raman散射也僅占整個(gè)散射光的千分之幾，而最弱的甚至小于萬(wàn)分之一。處于振動(dòng)基態(tài)的分子在光子的作用下，激發(fā)到較高的、不穩(wěn)定的能態(tài)（稱(chēng)為虛態(tài)），當(dāng)分子離開(kāi)不穩(wěn)定的能態(tài)，回到較低能量的振動(dòng)激發(fā)態(tài)時(shí)，散射光的能量等于激發(fā)光的
4、能量減去兩振動(dòng)能級(jí)的能量差。即拉曼光譜和拉曼效應(yīng)此時(shí)>。這是拉曼散射的斯托克斯線。如果光子與振動(dòng)激發(fā)態(tài)的分子相互作用，被激發(fā)到更高的不穩(wěn)定的能態(tài)，當(dāng)分子離開(kāi)不穩(wěn)定的能態(tài)回到振動(dòng)基態(tài)時(shí)，散射光的能量等于激發(fā)光的能量加上兩振動(dòng)能級(jí)的能量差。即：此時(shí)， ，這是拉曼散射的反斯托克斯線。VibrationalStates振動(dòng)能級(jí)?iGroundState基級(jí)VirtualState虛能級(jí)RealStates真實(shí)能級(jí)MidIRStokesRamanRayleighAnti-StokesRamanFluorescence紅外斯托克斯拉曼瑞利散射反斯托克斯拉曼熒光拉曼測(cè)量的
5、是什么？光散射-瑞利散射設(shè)散射物分子原來(lái)處于基電子態(tài)，當(dāng)受到入射光照射時(shí)，激發(fā)光與此分子的作用引起的極化可以看作為虛的吸收，表述為電子躍遷到虛態(tài)（Virtualstate），虛能級(jí)上的電子立即躍遷到下能級(jí)而發(fā)光，即為散射光。設(shè)仍回到初始的電子態(tài)，則有如圖所示的三種情況。因而散射光中既有與入射光頻率相同的譜線，也有與入射光頻率不同的譜線，前者稱(chēng)為瑞利線，后者稱(chēng)為拉曼線。在拉曼線中，又把頻率小于入射光頻率的譜線稱(chēng)為斯托克斯線，而把頻率大于入射光頻率的譜線稱(chēng)為反斯托克斯線。散射光中，彈性(瑞利)散射占主導(dǎo)前…后…散射光與入射光有相同的頻率入射光分子分子散射光?excita
6、tionemission光散射-拉曼散射光中的1010光子之一是非彈性散射（拉曼）前…后…光損失能量，使分子振動(dòng)入射光分子?excitation分子振動(dòng)散射光?excit.-?vib.emission1：半導(dǎo)體材料;2：聚合體；3：碳材料；4：地質(zhì)學(xué)/礦物學(xué)/寶石鑒定；5：生命科學(xué);6：醫(yī)藥；7：化學(xué)；8：環(huán)境；9：物理10:法庭科學(xué):違禁藥品檢查；區(qū)分各種顏料，色素，油漆，纖維等；爆炸物的研究；墨跡研究；子彈殘留物和地質(zhì)碎片研究拉曼光譜的應(yīng)用領(lǐng)域拉曼光譜儀器拉曼光譜儀器的構(gòu)成：1、激發(fā)光源2、光學(xué)系統(tǒng)3、分光儀4、探測(cè)器5、計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)拉曼光譜儀結(jié)構(gòu)方框圖激發(fā)器
7、樣前準(zhǔn)直光學(xué)裝置樣后集光裝置單色器光電倍增管控制及數(shù)據(jù)處理記錄系統(tǒng)樣品樣品裝置直流放大器記錄系統(tǒng)光子計(jì)數(shù)器拉曼光譜給出的信息定性的信息:拉曼光譜是物質(zhì)結(jié)構(gòu)的指紋光譜，拉曼光譜常包含有許多確定的能分辨的拉曼峰，應(yīng)用拉曼管光譜分析可以區(qū)分各種各樣的試樣。定性分析的一個(gè)必須做的工作是根據(jù)測(cè)得的拉曼譜判定出可能的材料和混合物，限定這些可能物的數(shù)量。定量的信息:測(cè)得的分析物拉曼峰強(qiáng)度與分析物濃度間有線性比例關(guān)系。分析物拉曼峰面積與分析物濃度間的關(guān)系曲線是直線。拉曼光譜的信息拉曼頻率的確認(rèn)物質(zhì)的組成parallelperpendicular拉曼偏振拉曼峰寬拉曼峰強(qiáng)度晶體對(duì)稱(chēng)
