激光拉曼光譜法

英文名稱：laser Raman spectrometry

　　說明：應用激光光源的拉曼光譜法。

      應用激光具有單色性好、方向性強、亮度高、相干性好等特性，與表面增強拉曼效應相結合，便產生了表面增強拉曼光譜。其靈敏度比常規拉曼光譜可提高10⁴~10⁷倍，加之活性載體表面選擇吸附分子對熒光發射的抑制，使分析的信噪比大大提高。已應用于生物、藥物及環境分析中痕量物質的檢測。共振拉曼光譜是建立在共振拉曼效應基礎上的另一種激光拉曼光譜法。

      共振拉曼效應產生于激發光頻率與待測分子的某個電子吸收峰接近或重合時，這一分子的某個或幾個特征拉曼譜帶強度可達到正常拉曼譜帶的10⁴~10⁶倍，有利于低濃度和微量樣品的檢測。已用于無機、有機、生物大分子、離子乃至活體組成的測定和研究。

      激光拉曼光譜與傅里葉變換紅外光譜相配合，已成為分子結構研究的主要手段。

　　與紅外光譜一樣，拉曼光譜也是用來檢測物質分子的振動和轉動能級，所以這兩種光譜俗稱姊妹譜。但兩者的理論基礎和檢測方法存在明顯的不同。我們說 物質分子總在不停地振動，這種振動是由各種簡正振動疊加而成的。當簡正振動能產生偶極矩的變化時，它能吸收相應的紅外光，即這種簡正振動具有紅外活性；具有拉曼活性的簡正振動，在振動時能產生極化度的變化，它能與入射光子產生能量交換，使散射光子的能量與入射光子的能量產生差別，這種能量的差別稱為拉曼位 移（Raman Shift），它與分子振動的能級有關，拉曼位移的能量水平也處于紅外光譜區。

　　拉曼光譜儀與紅外光譜儀的檢測原理大不相同。

      紅外光譜法的檢測直接用紅外光檢測處于紅外區的分子的振動和轉動能量：用一束波長連續的紅外光透過樣 品，檢測樣品對紅外光的吸收情況；

      而拉曼光譜法的檢測是用可見激光（也有用紫外激光或近紅外激光進行檢測）來檢測處于紅外區的分子的振動和轉動能量，它是 一種間接的檢測方法：把紅外區的信息變到可見光區，并通過差頻（即拉曼位移）的方法來檢測。由于可見光區是電子躍遷的能量區，當用可見激光激發樣品時，電 子躍遷所產生的光致發光信號會對拉曼信號產生干擾，嚴重時，拉曼信號會被完全淹沒。光致發光信號的特點是譜帶較寬，最高強度處的波長（或頻率）一定。根據 這個特點，拉曼光譜儀一般都配備多種激光器，當一種激光激發樣品時產生很強的光致發光干擾信號時，就改用另一種激光，目的是避開光致發光的干擾。我校新購 的這臺激光拉曼光譜儀，配有三種激光：氬離子激光器的514.5nm激光、氦氖激光器的632.8nm激光、和二極管激光器的785nm激光，是這幾年國 內所引進的拉曼光譜儀中，激光種類配備較全的一臺。

　　測試范圍：

　　1）使用氬離子激光器，50 ~ 9400cm^-1

　　2）使用氦氖激光器，100 ~ 5800cm^-1

　　3）使用二極管激光器，100 ~ 3200cm^-1

　　最小測試面積：1平方微米；

　　分辨率：1 ~ 2cm^-1（隨選用的光柵不同而不同）。

　　該儀器可對固態、液態、氣態的有機或無機樣品進行非破壞性分析，如用于巖石礦物組成、礦物固液氣相包裹體、寶玉石、高聚物、無機非金屬材料等的鑒定。

　　a.拉曼散射譜線的波數雖然隨入射光的波數而不同，但對同一樣品，同一拉曼譜線的位移與入射光的波長無關,只和樣品的振動轉動能級有關；

　　b. 在以波數為變量的拉曼光譜圖上，斯托克斯線和反斯托克斯線對稱地分布在瑞利散射線兩側, 這是由于在上述兩種情況下分別相應于得到或失去了一個振動量子的能量。

　　c. 一般情況下，斯托克斯線比反斯托克斯線的強度大。這是由于Boltzmann分布，處于振動基態上的粒子數遠大于處于振動激發態上的粒子數。