激光拉曼光谱
激光共聚焦拉曼光谱仪(raman)的工作原理及应用优势
激光共聚焦拉曼光谱仪(raman)的工作原理及应用优势
激光共聚焦拉曼光谱仪（Raman spectroscopy）利用拉曼散射现象来获得样品的信息。
其工作原理如下：
激光激发：激光光源照射在样品上，激发样品中的分子振动和转动。
拉曼散射：样品中的分子在受到激光激发后，会发生拉曼散射。
在这个过程中，一部分光子的能量被转移给样品分子，使得散射光子的能量发生改变，这种能量变化对应于样品分子的振动和转动能级差。
光谱测量：拉曼散射光子的能量变化被测量，生成拉曼光谱。
这个光谱提供了关于样品分子的结构、化学成分、晶体结构等信息。
激光共聚焦拉曼光谱仪的应用优势包括：
非破坏性分析：拉曼光谱是一种非破坏性的分析技术，可以直接对样品进行测试而无需破坏样品。
高灵敏度：拉曼光谱可以检测到样品中的微量成分，具有很高的灵敏度。
高空间分辨率：激光共聚焦技术结合在一起，可以提供高空间分辨率的拉曼光谱图像，对微区域样品的分析提供了可能。
无需或简化样品准备：拉曼光谱不需要复杂的样品准备过程，对样品的要求相对较低，可以节省时间和成本。
多领域应用：拉曼光谱在材料科学、药物研发、生命科学、环境监测等领域都有广泛应用，可以用于分析固体、液体、气体等不同类型的样品。
总的来说，激光共聚焦拉曼光谱仪因其非破坏性、高灵敏度、高空间分辨率等优势，在科学研究和工业领域具有重要的应用价值。
激光拉曼光谱法
激光拉曼光谱法激光拉曼光谱法（LaserRamanSpectroscopy，LRS）是一项非常重要的光谱技术，它是利用比较强的激光光束来测定物质的结构和化学性质。
技术的基本原理是利用激光照射被检测物质，使其中的原子能量升高，从而产生拉曼散射，通过测量散射光，可以获得有关物质结构和化学性质的信息。
简而言之，激光拉曼光谱法是利用激光光束使物质发射出拉曼散射，从而获得物质的结构和化学属性的一种光谱技术。
激光拉曼光谱法的优点主要有四：首先，它是一种非破坏性的检测方法，可以测量微量样品；其次，它具有良好的空间分辨率，可以对多种材料进行非破坏性检测；再次，它具有较强的抗噪声能力，并且测量精度高；最后，它可以用来测量几乎所有物质，涵盖了生物、化学和物理学等多个领域。
激光拉曼光谱法的应用非常广泛，它可以用来测量有机物、无机物、晶体以及液体的物理性质、结构和化学性质，同时可以用于对分子的排序和重组、纳米结构的测量以及蛋白质的结构分析，等等。
例如，激光拉曼光谱法可以用来分析有机材料、无机材料以及半导体材料，也可以用来测量液体、固体、粉体等材料的某些特性。
激光拉曼光谱法的精度取决于多种因素，主要有激光束能量、激光束精度、样品大小、样品分布和测量环境等。
因此，在实际使用时，必须按照规定的标准来选择合适的激光束、样品大小以及测量环境，以确保能够获得准确的测量结果。
除此之外，在使用激光拉曼光谱法测量样品时，为了避免环境温度和湿度等外界因素的影响，最好在封闭空间中进行测量。
总之，激光拉曼光谱法是一种非常实用的光谱技术，它可以用来检测有机物、无机物、晶体以及液体的物理性质、结构和化学性质，为分析物质的组成和结构提供了一种简洁、准确的方法。
当然，要想获得准确的测量结果，就必须根据测量样品的特性，选择合适的激光束、样品大小以及测量环境，严格按照规定的标准来进行测量。
激光拉曼光谱仪原理
激光拉曼光谱仪原理
激光拉曼光谱仪是一种基于拉曼散射原理的仪器，用于研究和分析样品的分子结构。
它利用激光光源照射样品，将激光光子与样品分子相互作用的结果，通过光学系统收集、分析和解读后，得到样品的拉曼散射光谱。
激光拉曼光谱仪的工作原理如下：
1. 激光源：使用可调谐激光源，通常是单色激光器，产生具有特定波长的单色激光光源。
常用的激光波长包括532 nm和
785 nm。
2. 光学系统：激光光源经过准直、聚焦等光学元件，使光线在样品上聚焦成一个细小的光斑点。
同时，收集样品上产生的拉曼散射光。
3. 样品与激光相互作用：激光光斑照射在样品上，激发样品分子的振动、转动等运动。
一部分激光能量被样品吸收，剩余的能量以散射光的形式发出。
激光散射光中，有一部分与样品分子的振动、转动等运动信息相关，称为拉曼散射光。
4. 光谱分析：拉曼散射光由光学系统收集后，经过分光装置进行波长分离，最后通过光电探测器转化为电信号。
通过记录和分析这些电信号，可以得到样品的拉曼光谱。
激光拉曼光谱仪的优点是非常灵敏、无需样品处理，能够在非破坏性条件下对样品进行分析。
它广泛应用于化学、材料科学、生物分析等领域，可以用于表征样品的组分、结构、反应动力学等信息。
激光拉曼光谱
激光拉曼光谱激光拉曼光谱(Laser-RamanSpectroscopy，简称LRS)是一种利用激光来分析物质结构的一种光谱技术，它利用一个发射激光光束，并用它强烈聚焦在分析物的表面上，使之发射出一个与激光光束频率不同的被称为拉曼散射的光束，从而得到拉曼光谱，从而分析和判断物质的分子结构、晶体结构等。
激光拉曼光谱技术由Laser Raman Spectroscopy隐含在其中，是一种把激光光束投影到物体表面，并对物体表面反射出的光线进行分析、测定其频率特征来达到分析物体结构的一种技术。
激光拉曼光谱有着广泛的研究应用，它既可以用于分析固体，也可以用于分析液体，还可以用于分析气体，用于研究物体的结构，用于研究物体的性能以及用于研究物体的分子组成或结构的研究。
激光拉曼光谱的基本原理是利用激光对物体表面发射的光线进行发射分析，因此拉曼光谱仪是一种采用双光路，一个使用激光发射光束，另一个使用拉曼散射分析激光发射光束反射回来的信号，从而分析该物体的光谱特性的仪器。
通过概率分析拉曼散射信号，可以推断出分子或晶体结构特性，从而获得其结构信息，进而研究物体的性能。
例如，在材料科学领域，可以通过激光拉曼光谱技术分析出晶体的结构信息，从而了解晶体的性质和物理特性，并获得晶体的分子结构参数，进而研究其特性。
激光拉曼光谱技术具有品质检测简便、快速、稳定、可靠、耗能低等优点，已经广泛应用在航天、航空、军事、制造业、生物、化学、电子等诸多领域。
此外，激光拉曼光谱技术的应用涉及的领域还不断扩大，例如，在汽车制造业和医疗领域，激光拉曼光谱技术应用也越来越广泛。
激光拉曼光谱技术具有很高的研究和应用价值，它是一种测定物体结构的有效方法。
但是，激光拉曼光谱技术仍然有一定的局限性，因为其分析效率低，容易受到环境噪声的干扰，还可能因为激光发射时的频率不够均匀而影响分析结果。
激光拉曼光谱技术是一种重要的光谱技术，正得到越来越多的研究与应用，也应得到相应的重视。
激光拉曼光谱实习报告
一、实习背景激光拉曼光谱技术是一种基于拉曼散射现象的非破坏性化学分析技术，广泛应用于化学、物理、生物、材料科学等领域。
为了深入了解这一先进的光谱技术，我参加了为期两周的激光拉曼光谱实习。
二、实习目的1. 了解激光拉曼光谱的基本原理和实验操作流程。
2. 掌握激光拉曼光谱仪器的使用方法和维护保养。
3. 通过实际操作，提高对拉曼光谱数据的分析和解读能力。
4. 了解激光拉曼光谱在各个领域的应用。
三、实习内容1. 激光拉曼光谱原理及仪器介绍实习的第一天，我们学习了激光拉曼光谱的基本原理。
拉曼散射是指光在经过物质后发生散射，被散射后的光子与原来的光子的频率差即为拉曼频移。
激光拉曼光谱利用一束单色激光激发样品，通过测量激发光与散射光的频率差异，获得样品的振动光谱信息。
实习期间，我们了解了不同型号的激光拉曼光谱仪，包括操作界面、功能模块、仪器维护等方面的知识。
2. 激光拉曼光谱实验操作在实习的第二周，我们进行了实际操作，学习如何使用激光拉曼光谱仪进行样品分析。
（1）样品制备：根据实验要求，我们制备了不同形态的样品，如固体、液体和气体等。
对于固体样品，我们采用了压片法、切片法等方法进行制备；对于液体样品，我们使用毛细管法；对于气体样品，我们采用气体池法。
（2）样品测量：将制备好的样品放置在样品台上，调整激光功率、光斑大小、测量时间等参数，进行拉曼光谱测量。
（3）数据采集与处理：通过光谱仪软件对采集到的拉曼光谱数据进行处理，包括光谱平滑、背景扣除、峰位校正等。
3. 激光拉曼光谱数据分析在实习的最后阶段，我们学习了如何分析拉曼光谱数据。
通过对已知物质的拉曼光谱特征峰进行比对，我们可以确定样品的化学成分和结构信息。
此外，我们还学习了如何根据拉曼光谱数据计算样品的分子振动频率、力常数等物理参数。
四、实习总结通过两周的激光拉曼光谱实习，我收获颇丰。
以下是我对本次实习的总结：1. 激光拉曼光谱技术具有非破坏性、高灵敏度、高分辨率等优点，在各个领域都有广泛的应用。
激光拉曼光谱分析法
激光拉曼光谱分析法首先，让我们来了解激光拉曼光谱分析的原理。
拉曼光谱是指物质分子与光子相互作用后发生的能量改变所产生的光的散射现象。
当激光照射到样品表面时，部分被散射，其中一部分发生拉曼散射，即光子在与物质分子相互作用后发生频率改变的过程。
拉曼散射光中含有与样品中分子振动、转动和其他模式有关的信息，通过分析拉曼散射光的频率和强度，可以确定样品的化学成分、结构和状态。
为了实现激光拉曼光谱的测量，需要一套专门的仪器设备。
最基本的设备包括激光器、样品架、光谱仪等。
激光器用于产生高能量、单色的激光束，通常使用激光二极管或激光器作为光源。
样品架用于将待测样品放置在激光束中，确保样品与激光充分接触。
光谱仪用于收集并分析拉曼散射光的频率和强度，通常使用光栅或干涉仪作为光谱分析装置。
激光拉曼光谱的测量过程主要包括样品的准备、实验参数的设置、光谱测量和数据分析等步骤。
首先，需要将待测样品制备成适当的形式，如固体样品可以通过压片或微晶片技术制备，液体样品可以直接放置在样品架上。
然后，根据样品的性质和分析要求，设置合适的激光器功率、波长和探测器增益等参数。
接下来，将样品架放置在激光束中，通过调整样品位置和激光聚焦来最大化拉曼散射光的强度。
然后，使用光谱仪收集拉曼散射光的光谱数据，并通过傅里叶变换等数学方法将时间域数据转换为频域数据。
最后，根据光谱图像和峰位、峰形等特征，可以确定样品的化学成分、结构和状态。
激光拉曼光谱分析法在不同领域具有广泛的应用。
在材料科学领域，可以利用激光拉曼光谱分析法研究材料的结构和相变过程，例如确定纳米材料的尺寸和形态、表征薄膜的物理性质等。
在生物医学领域，可以使用激光拉曼光谱分析法研究生物分子的结构和功能，如检测肿瘤标记物、鉴定细菌和病毒等。
在环境监测领域，可以利用激光拉曼光谱分析法迅速检测土壤、水体、空气中的污染物，例如检测水中重金属离子、鉴别有机污染物等。
综上所述，激光拉曼光谱分析法是一种高分辨率、非破坏性的分析技术，广泛应用于材料科学、生物医学、环境监测等领域。
激光拉曼光谱
激光拉曼光谱激光拉曼光谱技术是一种基于激光和拉曼散射原理的光谱分析技术，它通过测量拉曼光谱，研究物质的化学结构、成分信息、物性参数等，以及拉曼光谱和分子结构的关系，为物理、化学和材料科学领域提供了广泛的研究和应用机会。
激光拉曼光谱的研究方法包括电子及共振光谱技术，它可以用来探测物质的结构和性质，也可以识别和分析物质的成分。
激光拉曼光谱的技术依赖的理论基础可以分为普通的拉曼原理、共振拉曼原理和复合拉曼原理。
拉曼原理是由拉曼散射测量分析物质中元素振动或颗粒所产生的拉曼散射现象，这种现象所产生的拉曼光谱容易识别物质的成分和结构。
共振拉曼散射是由物质的外电子云或共价键的频率相关的电磁场的组合而观测到的，它可以获得元素在物质中的分子结构，从而获得物质的化学结构信息。
复合拉曼散射是指拉曼散射和共振拉曼散射结合在一起使用，可以获得更多的信息。
激光拉曼光谱技术是一种灵敏、高分辨率的分析技术，可以应用于多种物质，如生物、材料、环境等，它可以用来检测机理、探索结构、计算反应率,在广泛应用于物理化学研究和机械工程制造领域。
激光拉曼光谱技术的优点可归纳为：（1）精确可靠，它可以测量到物质结构的非常小的变化，而不会受到其他因素的影响；（2）灵敏度高，可以探测到痕量物质；（3）可以获得高分辨率的全光谱信息；（4）可以检测物质的多种特性；（5）对物质的测量不受环境的影响；（6）快速测量，可以快速分析多种物质。
激光拉曼光谱技术的应用十分广泛，它可以应用于工业领域的控制及检测，如分析精细化学品；也可以应用于表面分析，如金属和多层膜结构的探索；可以应用于生命科学领域，如生物分子和生物大分子的结构和物性参数的检测；还可以应用于环境领域，如分析气体、水体中的痕量化学物；还可以应用于材料工程领域，如分析材料的结构和组成，以及晶体内部的分析等。
总之，激光拉曼光谱技术在物理、化学、材料工程、环境等多个领域中都有着广泛的应用，它拥有良好的准确性、灵敏性以及全光谱信息分析能力，而且操作简单便捷，是一种重要的分析技术。
激光拉曼光谱的基本原理和应用
激光拉曼光谱的基本原理和应用概述激光拉曼光谱是一种分析化学技术，通过激光与物质相互作用产生拉曼散射，来研究物质的结构、组成和分子间相互作用。
它具有非破坏性、无需样品准备和实时性等优点，逐渐成为了化学、材料科学、生物科学等领域的重要工具。
基本原理1.激光激发：使用单色激光激发样品，激光光源通常采用连续激光或脉冲激光。
2.拉曼散射：激光与物质相互作用时，部分光子会发生能量改变，产生拉曼散射。
拉曼散射分为斯托克斯拉曼散射和反斯托克斯拉曼散射两种类型。
3.能量转移：拉曼散射中发生的能量转移可以反映样品的各种信息，包括化学成分、结构、晶格振动、分子动力学等。
4.光谱测量：将拉曼散射的频率和强度进行测量，得到拉曼光谱。
拉曼光谱可以通过光谱解析获得样品的详细信息。
应用领域1. 分析化学•定性分析：通过比对拉曼光谱数据库，可以鉴定物质的组成和结构，例如鉴别药品中的成分、研究有机化合物的结构等。
•定量分析：利用拉曼光谱与物质的浓度之间的关系，可以进行定量分析，例如测定食品中的添加剂含量、检测环境中的污染物等。
•微生物检测：拉曼光谱可以用于微生物的快速检测与鉴别，例如检测食品中的细菌、水质中的藻类等。
2. 材料科学•表征材料：激光拉曼光谱可以用于表征各种材料，包括无机材料、有机材料和生物材料等，例如研究催化剂的表面性质、分析聚合物的分子结构等。
•动态研究：拉曼光谱可以实时监测样品的变化过程，例如观察材料的相变、溶液的反应动力学等。
•薄膜制备：通过拉曼光谱的组成分析，可以优化薄膜的制备过程，提高其性能。
3. 生物科学•细胞研究：利用激光拉曼光谱，可以对细胞的化学成分进行非破坏性分析，例如观察细胞的代谢活性、鉴别癌细胞等。
•药物研发：拉曼光谱可以用于药物的研发过程中，以评估其结构、稳定性和溶解度等。
•生物分子结构解析：通过拉曼光谱，可以研究生物分子的结构和相互作用，例如蛋白质的折叠状态、核酸的结构等。
研究进展•激光技术的进步：随着激光技术的不断发展，激光拉曼光谱的应用范围和灵敏度得到了显著提高。
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设备仪器
Instruments
3．色散系统 色散系统使拉曼散射光按波长在空 间分开，通常使用单色仪。由于拉 曼散射强度很弱，因而要求拉曼光 谱仪有很好的杂散光水平。当仪器 的杂散光本领小于10-4时，只能作 气体、透明液体和晶体的拉曼光谱。 4．接收系统 拉曼散射信号的接收类型分单通道 和多通道接收两种。光电倍增管接 收就是单通道接收。 5．信息处理与显示 为了提取拉曼散射信息，常用的电子学处理方法是直流放大、选频和光子计数， 然后用记录仪或计算机接口软件画出图谱。
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原 理
Principles
拉曼活性与红外活性的关系
（1）相互排斥：凡有对称中心的分子，若红外是活性，则拉曼是非活性
的；反之，若红外为非活性，则拉曼是活性的。如O2只有一个对称伸缩 振动，它在红外中很弱或不可见，而在拉曼d Application of Laser Raman Spectroscopy 企业的SOLOGEN
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应 用
Applications
4）在拉曼光谱中，X=Y=Z，C=N=C，O=C=O-这类键的对 称伸缩振动是强谱带，这类键的反对称伸缩振动是弱谱带。
红外光谱与此相反。
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原 理
Principles
E1 + h0 E2 + h0 h(0 - ) E1 E0 h0 h(0 + )
Raman散射的两 种跃迁能量差
E=h(0 - ) 产生stokes线；强；基态 分子多； E=h(0 + ) 产生anti-stokes线；弱；
V=1
原 理
C S
Principles
υ1
拉曼活性
S S
红外活性
υ2
υ3 υ4
C
S
S
+ S
C
C
S
+ S
红外活性
CS2的 振 动 在υ1（υs）中偶极矩不变，故无红外活性，但电子云形状变了，故具拉曼活性。
7 υ2 （υas）和υ3、υ4中偶极距发生变化，具红外活性；而在平衡位置前后电子云形状
相同，因此无拉曼活性
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应 用
Applications
由拉曼光谱可以获得有机化合物的各种结构信息：
1）同种分子的非极性键S-S，C=C，N=N，CC产生强拉曼
谱带， 随单键双键三键谱带强度增加。 2）红外光谱中，由C N，C=S，S-H伸缩振动产生的谱带一 般较弱或强度可变，而在拉曼光谱中则是强谱带。 3）环状化合物的对称振动常常是最强的拉曼谱带。
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设备仪器
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拉曼光谱仪基本结构
1．光源 它的功能是提供单色性好、功率大并且最好能多波长工作的入射光。目前 全部采用激光光源。拉曼光谱仪中最常用的是He-Ne气体激光器。 Ar+激光器 是拉曼光谱仪中另一个常用的光源 2．外光路 外光路部分包括聚光、集光、样品架．滤光和偏振等部件。
Raman散射：
非弹性碰撞；方向 改变且有能量交换；
h0
V=1 V=0
h
Rayleigh散射
Raman散射
E0基态， E1振动激发态； E0 + h0 ， E1 + h0 激发虚态； 获得能量后，跃迁到激发虚态.
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设备仪器
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发 展
Developments
共振拉曼光谱RRS
• 激发频率等于或接近电子吸收带频率时共振 • 拉曼强度增至百万倍，高灵敏度，宜定量 • 共振，高选择性 • 可调染料激光器
表面增强拉曼光谱SERS
• 试样吸附在金属表面上 • 表面与共振联用 检测限10－9～1012 mol/L
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与红外活性相比
• 红外活性对应着分子振动时偶极矩的变化，高度非对称振动是红外活性的； • 拉曼活性对应着分子振动时极化率的变化，高度对称振动是拉曼活性的；
6
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激光拉曼光谱原理及应用
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03
目 录
04
Contents
11 14 16 19 20 Page
概述
原理
设备仪器
注意事项
应用
发展
1
2
3
4
5
6 7
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Notes
（1）纯化样品； （2）强激光长时间照射样品； （3）加荧光淬灭剂，如硝基苯，KBr, AgI等 ，可以有效地淬灭荧光干 扰； （4）利用脉冲激光光源 ，当激光照射到样品时，产生荧光和拉曼散射 光的时间过程不同，若用一个激光脉冲照射样品，将在10-11 ∽ 10-13S内 产生拉曼散射光，而荧光则是在10-7∽10-9S后才出现。 （5）改变激发光的波长以避开荧光干扰， 在测量拉曼光谱时，对于不 同的激发光拉曼谱带的相对位移是不变的，荧光则不然，对于不同的 激发光，荧光的相对位移是不同的。所以选择适当的激发光，可避开 荧光的干扰。在实际工作中常用这一方法识别荧光峰。
5）C-C伸缩振动在拉曼光谱中是强谱带。 6）醇和烷烃的拉曼光谱是相似的：I. C-O键与C-C键的力常 数或键的强度没有很大差别。II. 羟基和甲基的质量仅相 差2单位。 III.与C-H和N-H谱带比较，O-H拉曼谱带较弱。
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原 理
Principles
激光拉曼光谱与红外光谱比较
拉曼光谱 光谱范围40-4000Cm-1 水可作为溶剂 样品可盛于玻璃瓶， 细管等容 毛 器中直接测定 固体样品可直接测定 红外光谱 光谱范围400-4000Cm-1 水不能作为溶剂 不能用玻璃容器测定 需要研磨制成 KBR 压片
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原 理
Principles
激光拉曼光谱与红外光谱比较
红外与拉曼光谱在研究聚合
物时的区别可以聚乙烯为例加以
说明。聚乙烯分子中具有对称中 心，红外与拉曼光谱呈现完全不
同的振动模式。在红外光谱中，
CH2振动为最显著的谱带。而拉 曼光谱中，C-C振动有明显的吸
收。
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原 理
Principles
拉曼活性
拉曼活性取决于物质分子在振动中极化率是否变化，只有极化率有
变化的振动才具拉曼活性。拉曼散射强度与极化率成正比。极化率就是分 子在电场的作用下，分子中原子在通过平衡位置前后电子云的变形程度。
（2）相互允许：没有对称中心的分子，其红外和拉曼光谱可以都是活性
的。例如水的三个振动υas、υs和δ皆是红外和拉曼活性的。 （3）相互禁阻：有少数分子的振动在红外和拉曼中都是非活性的。如乙
稀的扭曲振动既无偶极矩变化，也无极化度变化，在红外及拉曼中皆为非
活性。
H H
C
C
H
8
H
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V=0
h
Raman位移
stokes线和anti-stokes线通常称为拉 曼线，频率表示为，称为拉曼频 移，与激发线的频率无关，以任何 频率激发这种物质，拉曼线均能伴 随出现Raman散射光与入射光频率 0 - 差；
STOKES Rayleigh
0
ANTI-STOKES
0 +
弱，所以一旦样品或杂质产生荧光，拉曼光谱就会被荧光所淹没。通
常荧光来自样品中的杂质，但有的样品本身也可发生萤光，常用抑制 或消除萤光的方法有以下几种：
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