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拉曼光谱的原理及应用

拉曼光谱由于近几年来以下几项技术的集中发展而有了更广泛的应用。这些技术是：

CCD检测系统在近红外区域的高灵敏性，体积小而功率大的二极管激光器，与激发激光及信

号过滤整合的光纤探头。这些产品连同高口径短焦距的分光光度计，提供了低荧光本底而高

质量的拉曼光谱以及体积小、容易使用的拉曼光谱仪。

（一）含义

光照射到物质上发生弹性散射和非弹性散射.弹性散射的散射光是与激发光波长相

同的成分.非弹性散射的散射光有比激发光波长长的和短的成分,统称为拉曼效应

当用波长比试样粒径小得多的单色光照射气体、液体或透明试样时，大部分的光会按

原来的方向透射，而一小部分则按不同的角度散射开来，产生散射光。在垂直方向观察时，

除了与原入射光有相同频率的瑞利散射外，还有一系列对称分布着若干条很弱的与入射光

频率发生位移的拉曼谱线，这种现象称为拉曼效应。由于拉曼谱线的数目，位移的大小，

谱线的长度直接与试样分子振动或转动能级有关。因此，与红外吸收光谱类似，对拉曼光

谱的研究，也可以得到有关分子振动或转动的信息。目前拉曼光谱分析技术已广泛应用于

物质的鉴定，分子结构的研究谱线特征

（二）拉曼散射光谱的特征：

a.拉曼散射谱线的波数虽然随入射光的波数而不同，但对同一样品，同一拉曼谱线的

位移与入射光的波长无关,只和样品的振动转动能级有关；

b.在以波数为变量的拉曼光谱图上，斯托克斯线和反斯托克斯线对称地分布在瑞利

散射线两侧,这是由于在上述两种情况下分别相应于得到或失去了一个振动量子的能量。

c.一般情况下，斯托克斯线比反斯托克斯线的强度大。这是由于Boltzmann分布，

处于振动基态上的粒子数远大于处于振动激发态上的粒子数。

（三）拉曼光谱技术的优越性

提供快速、简单、可重复且更重要的是无损伤的定性定量分析，它无需样品准备，样

品可直接通过光纤探头或者通过玻璃、石英、和光纤测量。此外，由于水的拉曼散射很微

弱，拉曼光谱是研究水溶液中的生物样品和化学化合物的理想工具。拉曼一次可以同时覆

盖50-4000波数的区间，可对有机物及无机物进行分析。相反，若让红外光谱覆盖相同的

区间则必须改变光栅、光束分离器、滤波器和检测器。拉曼光谱谱峰清晰尖锐，更适合

定量研究、数据库有哪些信誉好的足球投注网站、以及运用差异分析进行定性研究。在化学结构分析中，独立的拉

曼区间的强度可以和功能集团的数量相关。因为激光束的直径在它的聚焦部位通常只有

0.2-2毫米，常规拉曼光谱只需要少量的样品就可以得到。这是拉曼光谱相对常规红外光

谱一个很大的优势。而且，拉曼显微镜物镜可将激光束进一步聚焦至20微米甚至更小，

可分析更小面积的样品。共振拉曼效应可以用来有选择性地增强大生物分子某个发色基团

的振动，这些发色基团的拉曼光强能被选择性地增强1000到10000倍。

（四）应用激光光源的拉曼光谱法

应用激光具有单色性好、方向性强、亮度高、相干性好等特性，与表面增强拉曼效

应相结合，便产生了表面增强拉曼光谱。其灵敏度比常规拉曼光谱可提高104~107倍，

加之活性载体表面选择吸附分子对荧光发射的抑制，使分析的信噪比大大提高。已应用

于生物、药物及环境分析中痕量物质的检测。共振拉曼光谱是建立在共振拉曼效应基础

上的另一种激光拉曼光谱法。共振拉曼效应产生于激发光频率与待测分子的某个电子吸

收峰接近或重合时，这一分子的某个或几个特征拉曼谱带强度可达到正常拉曼谱带的

104~106倍，有利于低浓度和微量样品的检测。已用于无机、有机、生物大分子、离子

乃至活体组成的测定和研究。激光拉曼光谱与傅里叶变换红外光谱相配合，已成为分子

结构研究的主要手段

1、共振拉曼光谱的特点：

(1)、基频的强度可以达到瑞利线的强度。

(2)、泛频和合频的强度有时大于或等于基频的强度。

(3)、通过改变激发频率，使之仅与样品中某一物质发生共振，从而选择性的研究

某一物质。

(4)、和普通拉曼相比，其散射时间短，一般为10-12~10-5S。

2、共振拉曼光谱的缺点：需要连续可调的激光器，以满足不同样品在不同区域的吸

收。

（五）电化学原位拉曼光谱法

电化学原位拉曼光谱法,是利用物质分子对入射光所产生的频率发生较