拉曼光谱解析教程
拉曼光谱分析法教学教材
前置单色器
计算机系统
激光器
✓激光器
激发光源常用连续气体激光器； 如最常用Ar＋激光器 488.0/514.5nm， 频率高，拉曼光强大； 其它如氦-氖、氪离子激光器； 共振拉曼光谱：从激光器的输出激光线 中选择或用可调谐激光器（如染料激光 器）。 见表11-2（P.334）
✓试样室
➢前置单色器：选取某固定波长的激光 并降低杂射光的影响 ➢90º照明方式；发射透镜：使激光聚 焦在样品上；会集透镜：使拉曼光聚焦
异 拉：曼拉：曼适用于分研子究对同原激子光的的非极散性射键振动
－N－强N度－由, 分－子C－极C化－率决定
互补
通常有必要同时测定
拉曼位移和红外吸收峰的波数相同，只 是相对强度不同。
结构分析：H4C4N4
拉曼C=C 1623 cm-1 强 红外C=C 1621 cm-1 强
CN C
NH2
CN C
NH2
瑞利散射λ不变 拉曼散射λ变
①：散射光的波长与入射光相同。 弹性碰撞无能量交换。→ 瑞利散射
②：瑞利散射波长两侧还有散射光，非弹性碰 撞，有能量交换，波长有变化。 → 拉曼散射
λ
λ
拉
曼
增减散 大小射
变
λ
样
品
透过光λ不变
池
瑞 利
散
射
λ
不 变
受激虚态不稳定，很快(10-8s)跃回基态
大部分能量不变，小部分产生位移。
室温时处于激发态的分子比基态的分子数少，
Anti-stocke线也远弱于stocks线。 温度升高，反斯托克斯线增加。
散射示意图
Anti-Stocks线
Stocks线
e
e
Raman(拉曼)光谱原理和图解
NEW
OLD
数字化显微共焦系统专利技术 共焦应用:高分子样品的深度分布
• Sample
– 2 µm thick polyethylene (PE) film – Thick polypropylene(PP) substrate
• Laser
– 633 nm HeNe
• Spectrometer settings
数字化显微共焦系统专利技术 共焦应用 - 石英内的气、液包裹体
1390
2500
N2
4000
quartz
3000 2000
2000
H2O
1287
1500
1086 3648
1087
1000
1 164 2914 1627 2333
1000 1164 1280 1387 1640 2331
500
1500
2000
高重复性、高稳定性
光栅转动重复性实验 – 某条原子发射线随光栅24小时转动 的位置重复性实验结果 – 细节; • 间隔30分钟的抖动是由于室内 空调的启动与关闭引起的 • 凌晨2点钟时的最大偏差是由外 部环境空气温度最低造成的 • 尽管是在温差较大的办公室环 境（而非温度控制的实验室环 境） 最大偏离也不过0.06 cm-1
Raman(拉曼)光谱
• 拉曼散射效应是印度物理学家拉曼（C.V.Raman）于1928年首次发现的，本人也 因此荣获1930年的诺贝尔物理学奖。 • 1928~1940年，受到广泛的重视，曾是研究分子结构的主要手段。这是因为可见 光分光技术和照相感光技术已经发展起来的缘故； • 1940~1960年，拉曼光谱的地位一落千丈。主要是因为拉曼效应太弱（约为入射 光强的10-6），并要求被测样品的体积必须足够大、无色、无尘埃、无荧光等等 。所以到40年代中期，红外技术的进步和商品化更使拉曼光谱的应用一度衰落； • 1960年以后，激光技术的发展使拉曼技术得以复兴。由于激光束的高亮度、方向 性和偏振性等优点，成为拉曼光谱的理想光源。随探测技术的改进和对被测样品 要求的降低，目前在物理、化学、医药、工业等各个领域拉曼光谱得到了广泛的 应用，越来越受研究者的重视。
材料表征方法 第八章-拉曼光谱
关键部件
激发光源
在拉曼光谱中最经常使用的激光器是氩离子激光器。 其激发波长为514.5nm和488.0nm，单线输出功率可 达2W。
激发光源的波长可以不同，但不会影响其拉曼散射的 位移。但对荧光以及某些激发线会产生不同的结果。
633，768以及紫外激光源，依据实验条件不同进行选 择
不同激发波长的激光器
散射光谱
拉曼散射光谱（Raman）
拉曼光谱和红外光谱都反映了分子振动 的信息，但其原理却有很大的差别，红外光 谱是吸收光谱，而拉曼光谱是散射光谱。红 外光谱的信息是从分子对入射电磁波的吸收 得到的，而拉曼光谱的信息是从入射光与散 射光频率的差别得到的。
拉曼效应
拉曼光谱为散射光谱。当辐射通过介质 的时候，引起介质内带电粒子的受迫振动， 每个振动的带电粒子向四周发出辐射就形成 散射光。如果辐射能的光子与分子内的电子 发生弹性碰撞，光子不失去能量，则散射光 的频率与入射光的频率相同。1871年，瑞 利发现了这种散射光与入射光频率相同，这 种散射光就称为瑞利散射。
激发光区域 激光波长 激光器类型
可见区
近红外
紫外
514nm 633nm 785nm 1064nm
325nm
Ar+ He-Ne 半导体 YAG
He-Cd
分析方法—微区拉曼光谱
无论是液体，薄膜，粉体，测定其拉曼光谱时不需 要特殊的样品制备，均可以直接测定。 而对于一些不均匀的样品，如陶瓷的晶粒与晶界的 组成，断裂材料的端面组成等。以及一些不便于直 接取样的样品分析，利用显微拉曼具有很强的优势。 一般利用光学显微镜将激光会聚到样品的微小部位 （直径小于几微米），采用摄像系统可以把图像放 大，并通过计算机把激光点对准待测样品的某一区 域。经光束转换装置，即可将微区的拉曼散射信号 聚焦到单色仪上，获得微区部位的拉曼光谱图。
第11章 激光拉曼光谱分析法
差2单位。 III.与C-H和N-H谱带比较，O-H拉曼谱带较弱。
16:05:26
2941，2927cm-1 ASCH2 2854cm-1 SCH2 1444，1267 cm-1 CH2
16:05:26
1029cm-1 （C-C） 803 cm-1环呼吸
3060cm-1r-H) 1600,1587cm-1 c=c)苯环 1039, 1022cm-1单取代
产生共振拉曼光谱的条件是激发光的频率接近或等于样品电 子吸收谱带的频率。
16:05:26
第二节 拉曼光谱与红外光谱的关系
1. 两者的关系 红外光谱和拉曼光谱同源于分子振动光谱，但两者有很大 区别，前者是吸收光谱，后者是散射光谱。只有产生偶极矩 变化的振动才是红外活性，那些没有极性的分子或者对称性 的分子，因为不存在偶极矩，基本上是没有红外吸收光谱效 应的。
1.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）环状化合物的对称呼吸振动常常是最强的拉曼谱带。
只有产生偶极矩变化的振动才是红外活性那些没有极性的分子或者对称性的分子因为不存在偶极矩基本上是没有红外吸收光谱效拉曼活性取决于振动中极化率是否变化拉曼强度与平衡前后电子云形状的变化大小有关但要比红外吸收光谱的强度弱很多
仪器分析
第11章 激光拉曼 光谱分析法
王元兰 主编
Laser raman spectroscopy
16:05:26
4）在拉曼光谱中，X=Y=Z，C=N=C，O=C=O-这类键的对
拉曼光谱分析详解
λ
λ
拉 曼
增减散 大小射
变
λ
样
透过光λ不变
品
池
瑞 利
散
射
λ
不 变
4
3.2 方法原理 CCl4的拉曼光谱
Rayleigh scattering
Stocks lines
anti-Stockes lines
Δν/cm-1
2020/9/30
5
3.2 方法原理 CCl4的拉曼光谱
12000
便携式仪器实测图 459
振动 σ/cm-1 拉曼强度 红外强度
O-H 3650-3000 w
s
C=C 1900-1500 vs-m
o-w
N=N芳取代 1440-1410 m
o
2020/9/30
23
3.6 发展
3.6.1 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
➢ 拉曼强度增万至百万倍，高灵敏度，宜定量 ➢ 共振，高选择性 ➢ 可调染料激光器
10000
仅测出Stocks线
8000 314
6000
4000
219
相对强度
2000
0 0
2020/9/30
100
200
300
400
500
600
Δν/cm-1
6
3.2 方法原理
Stocks(斯托克斯)线：
室受 大温部激分能时虚能量处态量减于不不少基稳变，态定，波振，小长动很(部能数快分级)(变1产的0长-8生分s(小)位子跃)移很回。少基，态
同
同属分子振(转)动光谱
异 红：外红：外适用于分研子究对不同红原外子光的极的性吸键收振动 －O强H,度－由C分＝子O，偶－极C距－决X定
《研究生Raman光谱》课件
Raman光谱技术的优势和限制
1 非破坏性分析
Raman光谱不需要处理或破坏样品。
3 样品限制
某些样品可能不适合Raman光谱分析。
2 高灵敏度
能够检测低浓度的化学成分。
总结和展望
Raman光谱是一项有广泛应用前景的分析技术，它在物质结构和化学成分的研究中发挥着重要的作用。未来， 我们可以期待更多的创新和应用。
《研究生Raman光谱》 PPT课件
Raman光谱是一种用于分析物质结构和化学成分的技术。本课件将介绍Raman 光谱的历史、原理、仪器构成与应用领域，并总结其优势和限制。
什么是Raman光谱
Raman光谱是一种通过观察光通过物质后散射方向的改变来分析物质结构和化学成分的技术。它能够提供非破 坏性分析，对样品形态没有要求。
Raman光谱的历史发展
Raman光谱是由印度物理学家拉曼于1928年发现的，他观察到光在透过物质 后经历频率改变的现象。这项发现为分析物质提供了新的方法。
Raman散射原理
Raman散射是一种光的相互作用过程，当光通过物质时，与分子相互作用， 导致光子的频率和能量发生改变，这种改变被称为拉曼效应。
Raman光谱仪器的构成与原理
1
激光源
产生高能光，激发样品。
光学系统
2
将光聚焦到样品上，并收集散射光。
3
光谱仪Leabharlann 通过光的波长变化来分析样品中的化学 成分。
Raman光谱的应用领域
材料科学
研究材料结构和性质，如纳米材料和功能材料。
药物研究
分析药物的组成和鉴定不纯物质。
环境监测
检测水、空气和土壤中的污染物。
(完整)激光拉曼光谱法讲解
(完整)激光拉曼光谱法讲解编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（(完整)激光拉曼光谱法讲解）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。
本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为(完整)激光拉曼光谱法讲解的全部内容。
第三节激光拉曼光谱法在分子的振动中,有些振动由于偶极矩的变化表现了红外活性，能吸收红外光，从而出现了红外吸收谱带（见第二章第二节)，但有些振动却表现了拉曼活性，产生了拉曼光谱谱带．这两种方法都能提供分子振动的信息,起到相互补充的作用，采用这两种方法，可获得振动光谱的全貌．拉曼光谱是一种散射光谱。
在20世纪30年代，拉曼散射光谱曾是研究分子结构的主要手段.后来随着实验内容的深人，由于拉曼效应太弱，所以随着红外光谱的迅速发展，拉曼光谱的地位随之下降。
自1960年激光问世,并将这种新型光源引入拉曼光谱后，拉曼光谱出现了新的局面，已广泛应用于有机、无机、高分子、生物、环保等各个领域，成为重要的分析工具。
而且由于它的一些特点，如水和玻璃散射光谱极弱,因而在水溶液、气体、同位素、单晶等方面的应用具有突出的特长.近几年又发展了傅里叶变换拉曼光谱仪,使它在高分子结构研究中的作用与日俱增。
3．1基本概念3．1．1拉曼散射及拉曼位移拉曼光谱为散射光谱。
当一束频率为V0的人射光照射到气体、液体或透明晶体样品上时,绝大部分可以透过，大约有0．1％的入射光与样品分子之间发生非弹性碰撞,即在碰撞时有能量交换，这种光散射称为拉曼散射；反之,若发生弹性碰撞，即两者之间没有能量交换，这种光散射称为瑞利散射。
在拉曼散射中，若光子把一部分能量给样品分子，得到的散射光能量减少,在垂直方向测量到的散射光中,可以检测频率为（V0—△E/h)的线,称为斯托克斯(stokes）线，如图3—1所示，如果它是红外活性的话,△E/h的测量值与激发该振动的红外频率一致。
拉曼光谱分析法教学课件
拉曼光谱仪的使用方法
样品制备
将待测样品制备成适合测量的 形态，如固体、液体或气体等 。
光谱采集
将制备好的样品放入样品室， 关闭样品室门，开始采集拉曼 光谱。
开机预热
打开拉曼光谱仪电源，进行预 热，使仪器处于稳定工作状态 。
参数设置
根据样品类型和测量要求，设 置合适的激光波长、功率、积 分时间等参数。
拉曼光谱分析法的发展前景与展望
拓宽应用领域
01
拉曼光谱分析法在环境监测、食品安全、生物医药等领域有着
广泛的应用前景，未来将进一步拓宽其应用领域。
提高检测效率
02
通过优化光路设计、改进信号处理方法等手段，提高拉曼光谱
分析法的检测效率，实现更快速、更准确的检测。
加强国际合作与交流
03
加强国际间的合作与交流，共同推动拉曼光谱分析法的发展与
拉曼光谱分析法特点
01
02
03
无损检测
拉曼光谱分析法是一种无 损检测技术，可以在不破 坏样品的情况下进行分析 。
高分辨率
拉曼光谱分析法具有高分 辨率，能够区分不同的化 学键和官能团。
广泛应用
拉曼光谱分析法在化学、 生物、医学、材料科学等 领域都有广泛的应用。
拉曼光谱仪的构成
02
与使用
拉曼光谱仪的构成
拉曼光谱分析法的
04
数据处理与解析
拉曼光谱数据的预处理方法
基线校正
消除光谱基线漂移，提高信噪比 。
平滑处理
降低光谱噪声，提高数据质量。
归一化处理
消除光强差异，便于不同光谱间 的比较。
拉曼光谱数据的解析方法
峰位识别
确定拉曼特征峰的位置，鉴别物 质种类。
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拉曼光谱解析教程
拉曼光谱是一种非常有效的光谱分析技术，可用于分析分子和材料的结构、组成和状态。
以下是拉曼光谱解析的教程：
1. 原理：拉曼效应是指分子或材料在受激光照射时，部分光子与分子或晶体格子内原子发生相互作用，导致光的散射现象。
拉曼光谱通过测量样品散射光的频率差异，从而提供有关样品成分、结构和状态的信息。
2. 实验设备：进行拉曼光谱分析需要一台拉曼光谱仪，通常包括一个激光器、一个样品台、一个光学系统和一个光学探测器。
激光器会产生单色的激光光束，样品台用于支撑和定位待测样品，光学系统用于收集和分析散射光，光学探测器将光信号转换成电信号。
3. 样品准备：将待测样品放置在样品台上，确保样品表面光洁，没有表面污染或杂质。
拉曼光谱可以对几乎所有类型的样品进行分析，包括液体、固体和气体。
4. 数据采集：使用拉曼光谱仪进行光谱采集，通过调整激光功率、扫描范围和积分时间等参数进行实验优化。
通常会采集多个波数点的拉曼光谱数据，越多的数据点可以提供更多信息，但也需要更长的采集时间。
5. 数据分析：通过对采集到的拉曼光谱数据进行分析，可以获得样品的结构、组成和状态信息。
常见的数据处理方法包括光谱峰拟合、数据平滑和峰位校准等。
6. 数据解释：根据拉曼光谱的特征峰位和峰形，结合已知的拉曼光谱库，可以对样品进行定性和定量分析。
可以通过比较待测样品和标准品的拉曼光谱，或者使用化学计量学方法进行定量分析。
7. 应用领域：拉曼光谱广泛应用于材料科学、生物医学、环境监测和药物研发等领域。
例如，可以用于分析化学反应中的中间产物和催化剂，检测食品和药品中的污染物，研究生物分子的结构和功能等。
希望以上的教程可以帮助您了解拉曼光谱解析的基本知识和步骤。
开展拉曼光谱实验前，请确保已熟悉仪器的操作和数据处理方法，以获得可靠的结果。