拉曼光谱仪工作原理
当一束频率为v0的单色光照射到样品上后,分子可以使入射光发生散射。大部分光只是改变光的传播方向,从而发生散射,而穿过分子的透射光的频率,仍与入射光的频率相同,这时,称这种散射称为瑞利散射;还有一种散射光,它约占总散射光强度的 10^-6~10^-10,该散射光不仅传播方向发生了改变,而且该散射光的频率也发生了改变,从而不同于激发光(入射光)的频率,
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拉曼光谱仪工作原理
当一束频率为v0的单色光照射到样品上后,分子可以使入射光发生散射。大部分光只是改变光的传播方向,从而发生散射,而穿过分子的透射光的频率,仍与入射光的频率相同,这时,称这种散射称为瑞利散射;还有一种散射光,它约占总散射光强度的 10^-6~10^-10,该散射光不仅传播方向发生了改变,而且该散射光的频率也发生了改变,从而不同于激发光(入射光)的频率,因此称该散射光为拉曼散射。在拉曼散射中,散射光频率相对入射光频率减少的,称之为斯托克斯散射,因此相反的情况,频率增加的散射,称为反斯托克斯散射,斯托克斯散射通常要比反斯托克斯散射强得多,拉曼光谱仪通常大多测定的是斯托克斯散射,也统称为拉曼散射。散射光与入射光之间的频率差v称为拉曼位移,拉曼位移与入射光频率无关,它只与散射分子本身的结构有关。拉曼散射是由于分子极化率的改变而产生的(电子云发生变化)。拉曼位移取决于分子振动能级的变化,不同化学键或基团有特征的分子振动,因此与之对应的拉曼位移也是特征的。这是拉曼光谱可以作为分子结构定性分析的依据。
拉曼散射光谱具有以下明显的特征
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的子的能量。
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。
拉曼光谱仪
拉曼是一种光散射技术。激光光源的高强度入射光被分子散射时,大多数散射光与入射激光具有相同的波长(颜色),不能提供有用的信息,这种散射称为瑞利散射。然而,还有一部分(大约1/109)散射光的波长(颜色)与入射光不同,其波长的改变由测试样品(所谓散射物质)的化学结构所决定,这部分散射光称为拉曼散射。
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浅谈拉曼光谱仪
拉曼光谱仪,顾名思义,就是用来测量拉曼光谱的仪器。通常情况下,拉曼光谱仪由以下几个部分组成:
激发光源
现有的拉曼光谱仪,基本都采用激光作为激发光源,激光波长的选择从紫外、可见到近红外均有,常见的有532nm、785nm。激光波长的选择会影响拉曼光谱仪的灵敏度以及空间分辨率。
光学系统
根据拉曼光谱仪的设计,该部分可以是一个成熟的拉曼探头,也可以是自己搭建的由滤光片、二向色镜等光学元件组成的光学系统。光学元件的选择以及光路设计都将影响到拉曼光谱仪的灵敏度。
分光仪
根据分光形式的不同,拉曼光谱仪可以分为以下三种类型:
1、 滤光片型拉曼光谱仪,这种类型的拉曼光谱仪只有很狭窄的光谱段进入探测器,这就意味着绝大部分拉曼散射光会被浪费掉。
2、 分光仪型拉曼光谱仪,通过衍射光栅分光,将衍射光聚焦在光谱仪的输出面上,许多集成式的拉曼光谱仪会直接使用成熟的小型光谱仪来起到分光的作用。
3、 迈克尔逊干涉仪型拉曼光谱仪。来自试样的拉曼散射光通过干涉仪进入探测器,获得干涉图谱,随后进行傅里叶变换