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1、激光拉曼光谱11.概述2.方法原理3.仪器结构与原理 4.发展21.概 述 散射光谱 分子振动与转动 与红外光谱类似 吸收光谱1 用于结构分析 C.V.Roman，the Indian physicist 1930 Nobel Prize3拉曼散射效应的进展：拉曼散射效应是印度物理学家拉曼（拉曼散射效应是印度物理学家拉曼（C.V.RamanC.V.Raman）于）于19281928年年首次发现的，本人也因此荣获首次发现的，本人也因此荣获19301930年的诺贝尔物理学奖。年的诺贝尔物理学奖。1928194019281940年，受到广泛的重视，曾是研究分子结构的主要年，受到广泛的重视，曾是研究分
2、子结构的主要手段。这是因为可见光分光技术和照相感光技术已经发展起来手段。这是因为可见光分光技术和照相感光技术已经发展起来的缘故；的缘故；1940196019401960年，拉曼光谱的地位一落千丈。主要是因为拉曼年，拉曼光谱的地位一落千丈。主要是因为拉曼效应太弱（约为入射光强的效应太弱（约为入射光强的10-610-6），并要求被测样品的体积必），并要求被测样品的体积必须足够大、无色、无尘埃、无荧光等等。所以到须足够大、无色、无尘埃、无荧光等等。所以到4040年代中期，年代中期，红外技术的进步和商品化更使拉曼光谱的应用一度衰落；红外技术的进步和商品化更使拉曼光谱的应用一度衰落；19601960年以
3、后，激光技术的发展使拉曼技术得以复兴。由于激光年以后，激光技术的发展使拉曼技术得以复兴。由于激光束的高亮度、方向性和偏振性等优点，成为拉曼光谱的理想光束的高亮度、方向性和偏振性等优点，成为拉曼光谱的理想光源。随探测技术的改进和对被测样品要求的降低，目前在物理、源。随探测技术的改进和对被测样品要求的降低，目前在物理、化学、医药、工业等各个领域拉曼光谱得到了广泛的应用，越化学、医药、工业等各个领域拉曼光谱得到了广泛的应用，越来越受研究者的重视。来越受研究者的重视。42.1 瑞利散射与拉曼散射光线通过试样，透射仍为主体波长远小于粒径，小部分散射散射：仅改变方向，波长不变。弹性碰撞无能量交换瑞利散射不
4、变垂直方向观测，原波长两侧还有散射光非弹性碰撞，有能量交换，波长有变化拉曼散射变2.方法原理5样品池透过光不变瑞利散射不变拉曼散射变增大减小6CCl4的拉曼光谱 Stocks linesanti-Stockes linesRayleigh scattering/cm-172.2 方法原理Stocks(斯托克斯)线：能量减少，波长(数)变长(小)AntiStocks线：能量增加，波长(数)变短(大)受激虚态不稳定，很快(10-8s)跃回基态大部分能量不变，小部分产生位移。室温时处于基态振动能级的分子很少，Anti-stocke线也远少于stocks线。温度升高，反斯托克斯线增加。82.2 拉曼频
5、移（Raman shift）=|0 s|,即散射光频率与激发光频之差。v取决于分子振动能级的改变，所以他是特征的。适用于分子结构分析与入射光波长无关92.3 拉曼光谱与分子极化率的关系 诱导偶极矩与外电场的强度之比为分子极化率分子中两原子距离最大时，也最大拉曼散射强度与极化率成正比例关系分子在静电场E中，极化感应偶极距pp E为极化率103.仪器结构与原理 11单色仪光电倍增管高压电源光子计数器驱动电路计算机显示器样品激光器凹面镜12光子计数器的组成1314激光器40MW半导体激光器 532nm频率高，拉曼光强大试样室发射透镜 使激光聚焦在样品上收集透镜 使拉曼光聚焦在单色仪的入射狭缝单色仪仪器心脏1个光栅，2个狭缝减少杂散收光154.1 共振拉曼光谱RRS4 发展 激发频率等于或接近电子吸收带频率时共振 拉曼强度增万至百万倍，高灵敏度，宜定量 共振，高选择性 可调染料激光器4.2 表面增强拉曼光谱SERS 试样吸附在金属表面上，增103106 表面与共振联用检测限1091012 mol/L16仪器使用中的注意事项1.保证使用环境：具备暗室条件；无强震动 源、无强电磁干扰；不可受阳光直射。2.光学器件表面有灰尘，不允许接触擦拭，可用气球小心吹掉。3.实验结束，首先取出样品，关断电源。4.注意激光器电源开、关机的顺序正好相反。17