激光拉曼光谱仪.pptx

激光拉曼光谱仪 报告人：张智宇 组员：陈宇 谢文静 张文豪 激光拉曼光谱仪 1、拉曼光谱简介 2、激光拉曼光谱仪工作原理 4、激光拉曼光谱仪光学系统 3、激光拉曼光谱仪激光光源 1、发展历史 1928 年，印度科学家拉曼（C.V Raman） 首先在CCl4光谱中发现了当光与分子相互 作用后，一部分光的波长会发生改变（颜 色发生变化），通过对于这些颜色发生变 化的散射光的研究，可以得到分子结构的 信息，因此这种效应命名为拉曼效应。 20世纪40年代，红外吸收光谱术迅速发展普及，拉曼光谱术一度成为受到限制的特殊技术； 20世纪60年代，PMT记录光谱、激光光源的引入，促使了拉曼光谱术的应用； 激光拉曼光谱仪—拉曼光谱简介 拉曼光谱是印度科学家C.V拉曼于1928年发现并命名的。当能量为hv0的光照射到样品分子上时，光子同分子碰撞会产生光散射效应，称为拉曼效应。 其中大多数散射光频率不发生变化，能量仍为hv0 ，属于光子和分子之间的弹性碰撞，称为瑞利散射。另外一种类型的碰撞是非弹性碰撞。光子从分子获得能量或丢失能量变为h(ν0+Δν)或h(ν0-Δν)，此时能量的得失(hΔν)对应分子振动能量。入射光(hν0)的位移值由分子结构的振动能级所决定，而与入射光的频率无关，因此具有“分子指纹效应”。 激光拉曼光谱仪—拉曼光谱简介 通过测量拉曼位移即可测量分子的振动光谱，进而确定分子类型与含量，这样的光谱称为拉曼光谱。其中，能量为h(ν0－Δν)的谱线，称为斯托克斯线(Stokes线)，而能量h(ν0＋Δv)称为反斯托克斯线(反Stokes线)，如图所示。 激光拉曼光谱仪 1、拉曼光谱简介 2、激光拉曼光谱仪工作原理 4、激光拉曼光谱仪光学系统 3、激光拉曼光谱仪激光光源 激光拉曼光谱仪—工作原理 通常将拉曼光谱强度相对波长的函数图称为拉曼光谱图，拉曼光谱ｘ 轴的常用单位是相对激光波长偏移的波数，或称为拉曼频移。若波长以厘米为计量单位，波数就是波长的倒数，也就是每厘米波的数目。 激光拉曼光谱仪—工作原理 每种物质都有不同的拉曼频移，且许多物质的拉曼平移都有准确的界定。 此外拉曼光谱各拉曼峰的高度、宽度、面积、位置（频移）和形状都携带了物质的特征。通过拉曼光谱的频移可以确定物质的组成，由峰位变化可以确定分子应力、由峰宽来确定晶体质量、由峰强度确定物质总量等。 激光拉曼光谱仪—工作原理 激光拉曼光谱分析方法的特性的三个优点： 1、对样品无接触、无损伤，样品不需要制备； 2、快速分析鉴别各种材料的特性与结构； 3、能适合黑色和含水样品，可在高、低温及高压条件下准确测量。 激光拉曼光谱仪—工作原理 仪器原理： 组成：激光拉曼光谱仪一般由激光光源、外光路、样品池、色散系统、信号处理及输出系统５部分构成。 激光光源发射一种安全的低功率单波激光到气体物质，光子与分子发生碰撞后产生拉曼散射光谱，单色器只允许规定频率的光通过，拉曼散射光谱经过棱镜、光栅色散系统分离，经过单色器进行筛选后进入检测器，由光电传感器组成的检测器将吸收和检测到的不同分子的特定拉曼光谱信息转换成电信号 激光拉曼光谱仪—工作原理 仪器分类： 分光原理：可以分为色散型（光栅光谱系统）和干涉型（傅里叶变换系统），干涉型激光拉曼仪也称FT拉曼光谱仪，大量采用光纤技术； 激光光源：大致可分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器和染料激光器等。 激光拉曼光谱仪 1、拉曼光谱简介 2、激光拉曼光谱仪工作原理 4、激光拉曼光谱仪光学系统 3、激光拉曼光谱仪激光光源 激光拉曼光谱仪—激光光源 激光光源 气体激光器 氩离子激光器 He-Ne激光器 CO2激光器 准分子激光器 固体激光器 红宝石激光器 Nd:YAG激光器 半导体激光器 液体激光器 染料激光器 其他激光器 自由电子激光器 自旋反转拉曼激光器 色心（F心）激光器 激光拉曼光谱仪—激光光源 气体激光器： 氩离子激光器具有较高的输出功率，波长稳定、线宽狭窄，而且环境温度和光学系统调校对其工作波长的影响不大。氩离子激光器属于多谱线输出，其主要输出波长为488nm与514.5nm。 氦氖激光器制造工艺成熟、连续使用寿命长，但输出功率较低，其输出波长为632.8nm。 CO2激光器属于分子气体激光器，有一定的调谐范围，输出波长介于9.1～10.7nm。 准分子激光器输出功率高，并且相应的激光范围很宽，多用于紫外波段。 激光拉曼光谱仪—激光光源 固体激光器：输出功率高、体积小且很坚固 输出为1064nm红外光的Nd:YAG激光器常用于傅立叶变换拉曼光谱仪中 半导体激光器：效率最高且体积最小的一种，输出波长范围有375nm、405nm、635nm和780～980nm等。 液体激光器采用液体染料作泵浦介质，一般在某个波长范围输出波长可调的激光，常用于共振