拉曼光譜儀之拉曼光譜基礎(chǔ)知識(shí)的科普
點(diǎn)擊次數(shù)：1712次 更新時(shí)間：2024-04-29
拉曼光譜儀之所以能研制成功得益于拉曼光譜技術(shù)。拉曼光譜是由于晶格振動(dòng)、電荷密度起伏、自旋密度起伏、電子躍遷以及它們的耦合等因素引起的。當(dāng)以一定頻率的光源激發(fā)樣品時(shí)，會(huì)產(chǎn)生彈性和非彈性散射現(xiàn)象。大部分分子發(fā)生彈性碰撞，光子的頻率沒(méi)有改變，或者說(shuō)波長(zhǎng)與能量沒(méi)有任何改變，不進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移；小部分分子發(fā)生非彈性碰撞，由于勵(lì)磁或失活的分子振動(dòng)使光子可能會(huì)失去或增加一些能量，頻率發(fā)生改變。當(dāng)入射光波在分子中傳播擴(kuò)散時(shí)，以下三種類型的現(xiàn)象可能發(fā)生：
首先，當(dāng)一束光線照射分子時(shí)，它可以與其進(jìn)行能量交換，但分子的凈能量交換△E為零，所以散射光頻率與入射光相同，即E=E0，這個(gè)過(guò)程被稱為瑞利散射。
第二，入射光能夠與分子進(jìn)行能量交換而且凈交換能量是一個(gè)分子的振動(dòng)能量。如果這種相互作用使光子獲得振動(dòng)能量，則散射光頻率與入射光相比變高，即image.png，稱為反-斯托克斯散射。
第三，如果光與分子相互作用使分子獲得能量，而光子失去能量，則散射光與入射光相比能量降低，即image.png，這個(gè)過(guò)程被稱為斯托克斯散射。
拉曼散射可以是斯托克斯散射，也可以是反-斯托克斯散射。從拉曼散射形成機(jī)理可以確認(rèn)，拉曼散射光能量等于入射光能量加上或減去分子振動(dòng)能級(jí)的能量差，即拉曼散射光的頻率取決于激發(fā)光的入射頻率。而拉曼頻率位移（拉曼頻移，Ramanshift）和分子振動(dòng)能級(jí)無(wú)關(guān)，只取決于分子振動(dòng)能級(jí)差。
拉曼光譜儀具有鮮明的優(yōu)點(diǎn)，比如說(shuō)它對(duì)樣品無(wú)接觸，無(wú)損傷；樣品無(wú)需制備；快速分析，鑒別各種材料的特性與結(jié)構(gòu)；能適合黑色和含水樣品；高、低溫及高壓條件下測(cè)量；光譜成像快速、簡(jiǎn)便，分辨率高；儀器穩(wěn)固，體積適中，維護(hù)成本低，使用簡(jiǎn)單等等。此外，它還具有*的能力，可以通過(guò)透明的包裝材料，如玻璃或塑料，直接測(cè)試樣品，并對(duì)光譜信息沒(méi)有任何干擾。
