激光拉曼光譜儀是一個(gè)集合了激光光譜學(xué),、精密機(jī)械和微電子系統(tǒng)的綜合測量體系。其終結(jié)果是獲得散射介質(zhì)在一定方向上具有一定偏振態(tài)的散射光強(qiáng)隨頻率分布的譜圖,。應(yīng)用主要是對各種固態(tài),、液態(tài)、氣態(tài)物質(zhì)的分子組成,、結(jié)構(gòu)及相對含量等進(jìn)行分析,，實(shí)現(xiàn)對物質(zhì)的鑒別與定性。要想在操作時(shí)不出現(xiàn)差錯,，操作者在操作之前應(yīng)該要了解一下激光拉曼光譜儀基本的知識，激光拉曼光譜儀的原理你了解嗎?

1,、激光拉曼光譜儀基本原理

當(dāng)一束頻率為v0的單色光照射到樣品上后,，分子可以使入射光發(fā)生散射。大部分光只是改變方向發(fā)生散射,，而光的頻率仍與激發(fā)光的頻率相同,，這種散射稱為瑞利散射;約占總散射光強(qiáng)度的 10-6～10-10的散射，不僅改變了光的傳播方向,，而且散射光的頻率也改變了,，不同于激發(fā)光的頻率，稱為拉曼散射,。拉曼散射中頻率減少的稱為斯托克斯散射,，頻率增加的散射稱為反斯托克斯散射，斯托克斯散射通常要比反斯托克斯散射強(qiáng)得多,，拉曼光譜儀通常測定的大多是斯托克斯散射,，也統(tǒng)稱為拉曼散射。

散射光與入射光之間的頻率差v稱為拉曼位移,，拉曼位移與入射光頻率無關(guān),，它只與散射分子本身的結(jié)構(gòu)有關(guān)。拉曼散射是由于分子極化率的改變而產(chǎn)生的,。拉曼位移取決于分子振動能及的變化,，不同化學(xué)鍵或基團(tuán)有特征的分子振動,，ΔE反映了指定能級的變化，因此與之對應(yīng)的拉曼位移也是特征的,。這是拉曼光譜可以作為分子結(jié)構(gòu)定性分析的依據(jù),。

二、激光拉曼光譜儀應(yīng)用

拉曼光譜技術(shù)以其信息豐富,，制樣簡單,，水的干擾小等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，在化學(xué),、材料,、物理、高分子,、生物,、醫(yī)藥、地質(zhì)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用,。

1,、拉曼光譜在化學(xué)研究中的應(yīng)用

拉曼光譜在有機(jī)化學(xué)方面主要是用作結(jié)構(gòu)鑒定和分子相互作用的手段，它與紅外光譜互為補(bǔ)充,，可以鑒別特殊的結(jié)構(gòu)特征或特征基團(tuán),。拉曼位移的大小、強(qiáng)度及拉曼峰形狀是鑒定化學(xué)鍵,、官能團(tuán)的重要依據(jù),。利用偏振特性，拉曼光譜還可以作為分子異構(gòu)體判斷的依據(jù),。在無機(jī)化合物中金屬離子和配位體間的共價(jià)鍵常具有拉曼活性,，由此拉曼光譜可提供有關(guān)配位化合物的組成、結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性等信息,。另外,，許多無機(jī)化合物具有多種晶型結(jié)構(gòu)，它們具有不同的拉曼活性,，因此用拉曼光譜能測定和鑒別紅外光譜無法完成的無機(jī)化合物的晶型結(jié)構(gòu),。

在催化化學(xué)中，拉曼光譜能夠提供催化劑本身以及表面上物種的結(jié)構(gòu)信息,，還可以對催化劑制備過程進(jìn)行實(shí)時(shí)研究,。同時(shí)，激光拉曼光譜是研究電極/溶液界面的結(jié)構(gòu)和性能的重要方法,，能夠在分子水平上深入研究電化學(xué)界面結(jié)構(gòu),、吸附和反應(yīng)等基礎(chǔ)問題并應(yīng)用于電催化、腐蝕和電鍍等領(lǐng)域,。

2,、拉曼光譜在高分子材料中的應(yīng)用

拉曼光譜可提供聚合物材料結(jié)構(gòu)方面的許多重要信息,。如分子結(jié)構(gòu)與組成、立體規(guī)整性,、結(jié)晶與去向,、分子相互作用，以及表面和界面的結(jié)構(gòu)等,。從拉曼峰的寬度可以表征高分子材料的立體化學(xué)純度,。如無規(guī)立場試樣或頭-頭，頭-尾結(jié)構(gòu)混雜的樣品,，拉曼峰是弱而寬,，而高度有序樣品具有強(qiáng)而尖銳的拉曼峰。研究內(nèi)容包括：

(1)化學(xué)結(jié)構(gòu)和立構(gòu)性判斷：高分子中的C=C,、C-C,、S-S、C-S,、N-N等骨架對拉曼光譜非常敏感,，常用來研究高分子的化學(xué)組份和結(jié)構(gòu)。

(2)組分定量分析：拉曼散射強(qiáng)度與高分子的濃度成線性關(guān)系,，給高分子組分含量分析帶來方便,。

(3)晶相與無定形相的表征以及聚合物結(jié)晶過程和結(jié)晶度的監(jiān)測。

(4)動力學(xué)過程研究：伴隨高分子反應(yīng)的動力學(xué)過程如聚合,、裂解,、水解和結(jié)晶等。相應(yīng)的拉曼光譜某些特征譜帶會有強(qiáng)度的改變,。

(5)高分子取向研究：高分子鏈的各向異性必然帶來對光散射的各向異性，測量分子的拉曼帶退偏比可以得到分子構(gòu)型或構(gòu)象等方面的重要信息,。

(6)聚合物共混物的相容性以及分子相互作用研究,。

(7)復(fù)合材料應(yīng)力松弛和應(yīng)變過程的監(jiān)測。

(8)聚合反應(yīng)過程和聚合物固化過程監(jiān)控,。

3,、激光拉曼光譜儀在材料科學(xué)研究中的應(yīng)用

拉曼光譜在材料科學(xué)中是物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的有力工具，在相組成界面,、晶界等課題中可以做很多工作,。包括：

(1)薄膜結(jié)構(gòu)材料拉曼研究：拉曼光譜已成CVD(化學(xué)氣相沉積法)制備薄膜的檢測和鑒定手段。拉曼可以研究單,、多,、微和非晶硅結(jié)構(gòu)以及硼化非晶硅、氫化非晶硅,、金剛石,、類金剛石等層狀薄膜的結(jié)構(gòu),。

(2)超晶格材料研究：可通過測量超晶格中的應(yīng)變層的拉曼頻移計(jì)算出應(yīng)變層的應(yīng)力，根據(jù)拉曼峰的對稱性,，知道晶格的完整性,。

(3)半導(dǎo)體材料研究：拉曼光譜可測出經(jīng)離子注入后的半導(dǎo)體損傷分布，可測出半磁半導(dǎo)體的組分,，外延層的質(zhì)量,，外延層混品的組分載流子濃度。

(4)耐高溫材料的相結(jié)構(gòu)拉曼研究,。

(5)全碳分子的拉曼研究,。

(6)納米材料的量子尺寸效應(yīng)研究。

4,、拉曼光譜在生物學(xué)研究中的應(yīng)用

拉曼光譜是研究生物大分子的有力手段,，由于水的拉曼光譜很弱、譜圖又很簡單,，故拉曼光譜可以在接近自然狀態(tài),、活性狀態(tài)下來研究生物大分子的結(jié)構(gòu)及其變化。

生物大分子的拉曼光譜可以同時(shí)得到許多寶貴的信息：

(1)蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)：α-螺旋,、β-折疊,、無規(guī)卷曲及β-回轉(zhuǎn)

(2)蛋白質(zhì)主鏈構(gòu)像：酰胺Ⅰ、Ⅲ,，C-C,、C-N伸縮振動

(3)蛋白質(zhì)側(cè)鏈構(gòu)像：苯丙氨酸、酪氨酸,、色氨酸的側(cè)鏈和后二者的構(gòu)像及存在形式隨其微環(huán)境的變化

(4)對構(gòu)像變化敏感的羧基,、巰基、S-S,、C-S構(gòu)像變化

(5)生物膜的脂肪酸碳?xì)滏溞D(zhuǎn)異構(gòu)現(xiàn)象,。

(6)DNA分子結(jié)構(gòu)以及和DNA與其他分子間的作用。

(7)研究脂類和生物膜的相互作用,、結(jié)構(gòu),、組分等。

(8)對生物膜中蛋白質(zhì)與脂質(zhì)相互作用提供重要信息,。

5,、拉曼光譜在中草藥研究中的應(yīng)用

各種中草藥因所含化學(xué)成分的不同而反映出拉曼光譜的差異，拉曼光譜在中草藥研究中的應(yīng)用包括：

(1)中草藥化學(xué)成分分析

高效薄層色譜(TLC)能對中草藥進(jìn)行有效分離但無法獲得各組份化合物的結(jié)構(gòu)信息,，而表面增強(qiáng)拉曼光譜(SERS)具有峰形窄,、靈敏度高、選擇性好的優(yōu)點(diǎn)，可對中草藥化學(xué)成分進(jìn)行高靈敏度的檢測,。利用TLC的分離技術(shù)和SERS的指紋性鑒定結(jié)合,，是一種在TLC原位分析中草藥成分的新方法。

(2)中草藥的無損鑒別

由于拉曼光譜分析,，無需破壞樣品,，因此能對中草藥樣品進(jìn)行無損鑒別，這對名貴中中草藥的研究特別重要,。

(3)中草藥的穩(wěn)定性研究

利用拉曼光譜動態(tài)跟蹤中草藥的變質(zhì)過程,，這對中草藥的穩(wěn)定性預(yù)測、監(jiān)控藥材的質(zhì)量具有直接的指導(dǎo)作用,。

(4)中藥的優(yōu)化

對于中草藥及中成藥和復(fù)方這一復(fù)雜的混合物體系,，不需任何成分分離提取直接與細(xì)菌和細(xì)胞作用，利用拉曼光譜無損采集細(xì)菌和細(xì)胞的光譜圖,，觀察細(xì)菌和細(xì)胞的損傷程度,，研究其藥理作用，并進(jìn)行中藥材,、中成藥和方劑的優(yōu)化研究,。

6、拉曼光譜技術(shù)在寶石研究中的應(yīng)用

拉曼光譜技術(shù)已被成功地應(yīng)用于寶石學(xué)研究和寶石鑒定領(lǐng)域,。拉曼光譜技術(shù)可以準(zhǔn)確地鑒定寶石內(nèi)部的包裹體,，提供寶石的成因及產(chǎn)地信息，并且可以有效,、快速,、無損和準(zhǔn)確地鑒定寶石的類別--天然寶石、人工合成寶石和優(yōu)化處理寶石,。

(1)拉曼光譜在寶石包裹體研究中的應(yīng)用

拉曼光譜可以用于寶石包裹體化學(xué)成分的定性,、定量檢測，利用拉曼光譜技術(shù)研究礦物內(nèi)的包裹體特征,，可以獲得有關(guān)寶石礦物的成因及產(chǎn)地的信息,。

(2)拉曼光譜在寶石鑒定中的應(yīng)用

拉曼光譜測試的微區(qū)可達(dá)1-2um，在寶石鑒定中具有明顯的優(yōu)勢,，能夠探測寶石極其微小的雜質(zhì)、顯微內(nèi)含物和人工摻雜物,，且能滿足寶石鑒定所必須的無損,、快速的要求。

以上就是激光拉曼光譜儀的原理你了解嗎的相關(guān)內(nèi)容,，大家有些了解了嗎?如果想要在使用當(dāng)中,，充分發(fā)揮設(shè)備專有的特點(diǎn)，只有對產(chǎn)品深入了解才能更好的使用此儀器，希望我的介紹可以幫您讓你的儀器發(fā)揮的功效!