拉曼光谱培训教材
拉曼光谱-课件分享
拉曼光谱分析
主要内容
红外光谱(IR) 拉曼光谱(Raman)
分子振动光谱
2
激光拉曼光谱基础
1928 C.V.Raman发现拉曼散射效应 1960 随着激光光源建立拉曼光谱分析 拉曼光谱和红外光谱一样，也属于分子振动光谱 生物分子，高聚物，半导体，陶瓷，药物等分析 ，
是否出现拉曼活性主要取决于分子在运动过程时某一 固定方向上的极化率的变化。 对于分子振动和转动来说，拉曼活性都是根据极化率 是否改变来判断的。 对于全对称振动模式的分子，在激发光子的作用下， 肯定会发生分子极化，产生拉曼活性，而且活性很强； 而对于离子键的化合物，由于没有分子变形发生，不 能产生拉曼活性。
Strength enhanced 102~3 more sensitive concentration < 0.1mM similar to UV
preresonance
Resonance enhanced
共振拉曼散射
11
拉曼原理-LRS与IR比较
拉曼光谱是分子对激发光的散射，而红外光谱则是分子对红外光的吸 收，但两者均是研究分子振动的重要手段，同属分子光谱。
优势：激发波长较长， 可以避免部分荧光产生
局限：黑色样品会产生热背景 薄膜样品的厚度应 >1m 光谱范围：5~4000cm-1
23
分析方法
普通拉曼光谱 一般采用斯托克斯分析
反斯托克斯拉曼光谱 采用反斯托克斯分析
24
Raman光谱可获得的信息
Raman 特征频率
Raman 谱峰的改变
Raman 偏振峰
47
100 Cr
100
depth profile lines
激光拉曼光谱实验讲义
激光拉曼光谱实验讲义一 实验目的1、 了解拉曼散射的基本原理2、 学习使用拉曼光谱仪测量物质的谱线，知道简单的谱线分析方法。
二 实验仪器RBD 型激光拉曼光谱仪三 实验原理当波束为0ν的单色光入射到介质上时，除了被介质吸收、反射和透射外，总会有一部分被散射。
按散射光相对于入射光波数的改变情况，可将散射光分为三类：第一类，其波数基本不变或变化小于5110cm --，这类散射称为瑞利散射；第二类，其波数变化大约为10.1cm -，称为布利源散射；第三类是波数变化大于11cm -的散射，称为拉曼散射；从散射光的强度看，瑞利散射最强，拉曼散射最弱。
在经典理论中，拉曼散射可以看作入射光的电磁波使原子或分子电极化以后所产生的，因为原子和分子都是可以极化的，因而产生瑞利散射，因为极化率又随着分子内部的运动（转动、振动等）而变化，所以产生拉曼散射。
在量子理论中，把拉曼散射看作光量子与分子相碰撞时产生的非弹性碰撞过程。
当入射的光量子与分子相碰撞时，可以是弹性碰撞的散射也可以是非弹性碰撞的散射。
在弹性碰撞过程中，光量子与分子均没有能量交换，于是它的频率保持恒定，这叫瑞利散射，如图（1a ）；在非弹性碰撞过程中光量子与分子有能量交换，光量子转移一部分能量给散射分子，或者从散射分子中吸收一部分能量，从而使它的频率改变，它取自或给予散射分子的能量只能是分子两定态之间的差值12E E E ∆=-，当光量子把一部分能量交给分子时，光量子则以较小的频率散射出去，称为频率较低的光（斯托克斯线），散射分子接受的能量转变成为分子的振动或转动能量，从而处于激发态1E ，如图（1b ），这时的光量子的频率为0ννν'=-∆；当分子已经处于振动或转动的激发态1E 时，光量子则从散射分子中取得了能量E ∆（振动或转动能量），以较大的频率散射，称为频率较高的光（反斯托克斯线），这时的光量子的频率为0ννν'=+∆。
如果考虑到更多的能级上分子的散射，则可产生更多的斯托克斯线和反斯托克斯线。
《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。
(仪器分析)16.1激光拉曼光谱原理培训资料
激光拉曼光谱的原理和基本原理
1 拉曼散射
2 拉曼散射过程
拉曼散射是指光在物质中传播时发生频 率的变化，进而产生散射光，用于分析 物质的结构和成分。
拉曼散射光的频率与物质的振动状态有 关，通过测量散射光的频移可以获得物 质的拉曼光谱。
激光拉曼光谱在信号强度、背景干扰等 方面存在一定的局限性，对样品的要求 较高。
激光拉曼光谱的实验方法和操作流程
1
样品准备
准备样品并将其放置在激光拉曼光谱仪中以进行分析。
2
光谱采集
通过激光照射样品，采集拉曼散射光，曼光谱进行数据处理和分析，以获取样品的结构和成分信息。
(仪器分析)16.1激光拉曼 光谱原理培训资料
仪器分析简介
激光拉曼光谱概述
1 原理概述
激光拉曼光谱是一种 无损、非接触的光谱 分析技术，通过激光 与样品相互作用来获 取样品分子的信息。
2 应用范围
激光拉曼光谱被广泛 应用于材料科学、生 物医学、环境分析等 领域，可用于物质的 鉴定和组成分析。
3 优势和局限性
激光拉曼光谱仪的构造和工作原理
1 核心组件
2 工作原理
激光源、光路系统、样品仓、光谱仪等 是激光拉曼光谱仪的核心组件。
激光拉曼光谱仪通过激光照射样品产生 拉曼散射光，并将散射光分析为拉曼光 谱进行物质结构和成分的分析。
激光拉曼光谱在实际应用中的优势和 局限性
1 优势
2 局限性
激光拉曼光谱具有高灵敏度、非破坏性、 无需样品处理等优势，适用于分析多种 不同类型的样品。
激光拉曼光谱的应用领域和案例介绍
材料科学
杰尼奥公司的Raman光谱仪使用培训课程说明书
6Who should attendFrom Monday 9 am to Wednesday 5:30 pmDates: February 11-13, 2019 May 13-15, 2019 June 24-26, 2019 October 7-9, 2019November 18-20, 2019Users of HORIBA Scientific Raman spectrometers • A cquire theoretical and practical knowledge on Raman spectrometers • L earn how to use the software • L earn methodology for method development and major analytical parameters • H ow to set up an analytical strategy with an unknown sample • H ow to interpret results• L earn how to follow the performances of theRaman spectrometer over the time.Day 1• The theory of the Raman principle • R aman Instrumentation • P ractical session – System and software presentation, Acquisition Parameters: - L abSpec 6 presentation and environment: useraccounts, file handling, display of data, basic functions - S et up of acquisition parameters and singlespectra measurement - Templates & ReportsDay 2• Analysis of Raman spectra • P ractical session: Raman spectrum measurement and Database Search - O ptimization of the parameters: how to chosethe laser, the grating, the confocal hole, the laser power- How to use the polarization options - Library Search using KnowItAll software - How to create databasesRaman imaging • H ow to make a Raman image (1D, 2D and 3D) • D ata evaluation: cursors, CLS fitting, peakfitting•Image rendering, 3D datasets •Fast mapping using SWIFT XSDay 3Data processing• Processing on single spectra and datasets • Baseline correction • Smoothing • Normalization• Spectra subtraction, averaging • Data reduction • Methods• Practical exercisesCustomer samples: Bring your own samples!Duration: 3 daysReference: RAM1Raman Microscopy for Beginners7Acquire technical skills on DuoScan, Ultra Low Frequency (ULF), Particle Finder or TERS.Users of HORIBA Scientific Raman spectrometers who already understand the fundamentals of Raman spectroscopy and know how to use HORIBA Raman system and LabSpec Software. It is advised to participate in the basic Raman training first (RAM1).Introduction to DuoScan• Principle and hardwareDuoScan Macrospot• Practical examplesDuoScan MacroMapping• Practical examplesDuoScan Stepping Mode• Practical examplesCustomer samples: Bring your own samples!Presentation of the ULF kit• Principle and requirements • Application examplesInstallation of the ULF kitIntroduction to Particle Finder• Principle and requirementsPractical session• Demo with known sample• Customer samples: Bring your own samples!Practical session• Demo with known samplesCustomers samples: Bring your own samples! Presentation of the TERS technique• Principle and requirements • Application examplesDemo TERS• Presentation of the different tips and SPM modes • Laser alignment on the tip • T ERS spectra and TERS imaging on known samplesPractical session• Hands-on on demo samples (AFM mode)• Laser alignment on the tip • T ERS spectra and TERS imaging on known samplesRaman Options: DuoScan, Ultra Low Frequency, Particle Finder, TERS8Users of HORIBA Scientific Raman spectrometers who already understand the fundamentals of Raman spectroscopy and know how to use HORIBA Raman system and labSpec Software. It is adviced to participate in the basic Raman training first.Who should attendDates: February 14, 2019 June 27, 2019November 21, 2019Duration: 1 dayReference: RAM2From 9 am to 5:30 pm• Acquire theoretical and practical knowledge on SERS (Surface Enhanced Raman Spectroscopy)• Know how to select your substrate • Interpret resultsRaman SERSIntroduction to SERSPresentation of the SERS technique • Introduction: Why SERS?• What is SERS?• Surface Enhanced Raman basics • SERS substratesIntroduction to the SERS applications• Examples of SERS applications • Practical advice • SERS limitsDemo on known samplesCustomer samples: Bring your own samples!Raman Multivariate Analysis9Users of HORIBA Scientific Raman spectrometerswho already understand the fundamentals of Ramanspectroscopy and know how to use HORIBA Ramansystem and LabSpec Software. It is advised toparticipate in the basic Raman training first (RAM1).• Understand the Multivariate Analysis module• Learn how to use Multivariate Analysis for data treatment• Perform real case examples of data analysis on demo and customer dataIntroduction to Multivariate Analysis• Univariate vs. Multivariate analysis• Introduction to the main algorithms: decomposition (PCA and MCR), classification and quantification (PLS)Practical work on known datasets (mapping)• CLS, PCA, MCRIntroduction to classification• HCA, k-means• Demo with known datasetsIntroduction to Solo+MIA• Presentation of Solo+MIA Array• Demo with known datasetsData evaluation: cursors, CLS fitting, peak fitting• Fast mapping using SWIFT XSObjective: Being able to select the good parameters for Raman imaging and to perform data processScanning Probe Microscopy (SPM)• Instrumentation• T he different modes (AFM, STM, Tuning Fork) and signals (Topography, Phase, KPFM, C-AFM, MFM,PFM)Practical session• Tips and sample installation• Molecular resolution in AFM tapping mode• M easurements in AC mode, contact mode, I-top mode, KPFM• P resentation of the dedicated tips and additional equipment• O bjective: Being able to use the main AFM modes and optimize the parametersimaging)Practical session• Hands-on on demo samples (AFM mode)• Laser alignment on the tip• T ERS spectra and TERS imaging on known sample Day 3TERS Hands-on• T ERS measurements, from AFM-TERS tip installation to TERS mapping.• TERS measurements on end users samples.• Bring your own samples!28Practical informationCourses range from basic to advanced levels and are taught by application experts. The theoretical sessions aim to provide a thorough background in the basic principles and techniques. The practical sessions are directed at giving you hands-on experience and instructions concerning the use of your instrument, data analysis and software. We encourage users to raise any issues specific to their application. At the end of each course a certificate of participation is awarded.Standard, customized and on-site training courses are available in France, G ermany, USA and also at your location.Dates mentionned here are only available for HORIBA France training center.RegistrationFill in the form and:• Emailitto:***********************• Or Fax it to: +33 (0)1 69 09 07 21• More information: Tel: +33 (0)1 69 74 72 00General InformationThe invoice is sent at the end of the training.A certificate of participation is also given at the end of the training.We can help you book hotel accommodations. Following your registration, you will receive a package including training details and course venue map. We will help with invitation letters for visas, but HORIBA FRANCE is not responsible for any visa refusal. PricingRefreshments, lunches during training and handbook are included.Hotel transportation, accommodation and evening meals are not included.LocationDepending on the technique, there are three locations: Longjumeau (France, 20 km from Paris), Palaiseau (France, 26 km from Paris), Villeneuve d’Ascq (France 220 km from Paris) or at your facility for on-site training courses. Training courses can also take place in subsidiaries in Germany or in the USA.Access to HORIBA FRANCE, Longjumeau HORIBA FRANCE SAS16 - 18 rue du canal91165 Longjumeau - FRANCEDepending on your means of transport, some useful information:- if you are arriving by car, we are situated near the highways A6 and A10 and the main road N20- if you are arriving by plane or train, you can take the train RER B or RER C that will take you not far from our offices. (Around 15 €, 150 € by taxi from Charles de Gaulle airport, 50 € from Orly airport).We remain at your disposal for any information to access to your training place. You can also have a look at our web site at the following link:/scientific/contact-us/france/visi-tors-guide/Access to HORIBA FRANCE, Palaiseau HORIBA FRANCE SASPassage Jobin Yvon, Avenue de la Vauve,91120 Palaiseau - FRANCEFrom Roissy Charles de Gaulle Airport By Train • T ake the train called RER B (direction Saint RemyLes Chevreuse) and stop at Massy-Palaiseaustation• A t Massy-Palaiseau station, take the Bus 91-06C or 91-10 and stop at Fresnel• T he company is a 5 minute walk from the station,on your left, turn around the traffic circle and youwill see the HORIBA building29 Practical InformationAround 150 € by taxi from Charles de Gaulle airport. From Orly Airport By Train• A t Orly airport, take the ORLYVAL, which is ametro line that links the Orly airport to the AntonyRER station• A t Antony station, take the RER B (direction StRemy Les Chevreuse) and stops at Massy-Palai-seau station• A t Massy-Palaiseau station, take the Bus 91-06C, 91-06 B or 91-10 stop at Fresnel• T he company is 5 minutes walk from the station,on your left, turn around the traffic circle and youwill see the HORIBA building• O r at Orly take the Bus 91-10 stop at Fresnel.The company is 5 minutes walk from the station,on your left, turn around the traffic circle and youwill see the HORIBA building. We remain at yourdisposal for any information to access to your trainingplace. You can also have a look at our web site at thefollowing link:/scientific/contact-us/france/visi-tors-guide/Around 50 € by taxi from Orly airport.Access to HORIBA FRANCE, Villeneuve d’Ascq HORIBA Jobin Yvon SAS231 rue de Lille,59650 Villeneuve d’Ascq - FRANCEBy Road from ParisWhen entering Lille, after the exit «Aéroport de Lequin», take the direction «Bruxelles, Gand, Roubaix». Immmediatly take the direction «Gand / Roubaix» (N227) and No «Bruxelles» (A27) Nor «Valenciennes» (A23).You will then arrive on the ringroad around Villeneuve d’Ascq. Take the third exit «Pont de Bois».At the traffic light turn right and follow the road around, (the road will bend left then right). About 20m further on you will see the company on the right hand side where you can enter the car park.By Road from Belgium (GAND - GENT)Once in France, follow the motorway towards Lille. After «Tourcoing / Marcq-en-Baroeul», follow on the right hand side for Villeneuve d’Ascq. Take the exit «Flers Chateau» (This is marked exit 6 and later exit 5 - but it is the same exit). (You will now be following a road parallel to the mo-torway) Stay in the middle lane and go past two sets of traffic lights; at the third set of lighte, move into the left hand lane to turn under the motorway.At the traffic lights under the motorway go straight, (the road shall bend left then right). About 20 m further you shall see the company on the right hand side where you can enter the car park.AeroplaneFrom the airport Charles de Gaulle take the direction ‘Ter-minal 2’ which is also marked TGV (high speed train); where you can take the train to ‘Lille Europe’.Train - SNCFThere are two train stations in Lille - Lille Europe or Lille Flandres. Once you have arrived at the station in Lille you can take a taxi for HORIBA Jobin Yvon S.A.S., or you can take the underground. Please note both train stations have stations for the underground.Follow the signs:1. From the station «Lille Flandres», take line 1, direction «4 Cantons» and get off at the station «Pont de bois».2. From the station «Lille Europe», take line 2, direction «St Philibert» and get off at the following station «Gare Lille Flandres» then take line 1, direction «4 Cantons» and get off at the station «Pont de Bois».BusBus n°43, direction «Hôtel de Ville de Villeneuve d’Ascq», arrêt «Baudoin IX».InformationRegistration: Fill inthe form and send it back by FAX or Email four weeks before beginning of the training.Registration fees: the registration fees include the training courses and documentation. Hotel, transportation and living expenses are not included except lunches which are taken in the HORIBA Scientific Restaurant during the training.Your contact: HORIBA FRANCE SAS, 16-18 rue du Canal, 91165 Longjumeau, FRANCE Tel: + 33 1 64 74 72 00Fax: + 33 1 69 09 07 21E-Mail:***********************Siret Number: 837 150 366 00024Certified ISO 14001 in 2009, HORIBA Scientific is engaged in the monitoring of the environmental impact of its activitiesduring the development, manufacture, sales, installation and service of scientific instruments and optical components. Trainingcourses include safety and environmental precautions for the use of the instrumentsHORIBA Scientific continues contributing to the preservation of theglobal environment through analysis and measuring technologymentisnotcontractuallybindingunderanycircumstances-PrintedinFrance-©HORIBAJobinYvon1/219。
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。
【2024版】拉曼光谱分析法--ppt课件
优 滤光片组
检测系统
Nd-YAG激光光源
点 ➢ 荧光背景出现机会小
➢ 分辨率高 ➢ 波数精度和重现性好 ➢扫描快，操作方便 ➢近红外光的特性（光纤维中传递性能好、可穿透生物组织）
PPT课件
29
✓近红 外激光 光源
Nd-YAG激光器代替可见光激光器； 产生1.064μm近红外激发光，比可见光 长约1倍，影响信噪比，FT技术克服； 激发光能量低于荧光所需阈值。
e
e
e
e
温度升高 概率大！
3振 电
2动 子
1 0
能 级
基 态
e e
Rayleigh 散射 PPT课件
Raman 散射 8
2、 拉曼光谱图
CCl4的散射光谱
Rayleigh scattering
Stocks lines
anti-Stockes lines
PPT课Δ件ν/cm-1
9
CCl4的拉曼光谱
适用于分子结构分析
PPT课件
11
3、拉曼光谱与分子极化率的关系 拉曼活性取决于振动中极化率是否变化。
若分子在电场E（光波的电磁场）中，产生诱导偶极距μ
μ ＝ αE α为极化率
反映了分子中电子云 变形的难易程度
分子极化率是诱导偶极矩与外电场的强度之比
分子中两原子距离最大时，α也最大
拉曼散射强度与极化率成正比例关系
➢干涉滤光片组，由折射率高低不同 的多层材料交替组合而成。
✓检测器
➢室温下的铟鎵砷检测器 ➢液氮冷却的锗检测器
PPT课件
31
三、激光显微拉曼光谱仪
使入射激光通过显微镜聚焦到试样的微小部位 （直径小至5 μm ），可精确获取所照射部位的拉 曼光谱图。 ➢ 共焦显微激光拉曼光谱仪（使用CCD检测器）： 显微镜的物镜和目镜的焦点重合于一点，排除了非 焦点处组分对成像的影响，可显示微区的不同深度 和三维结构信息。 ➢ 激光拉曼光纤探针：光导纤维传感技术与显微镜 耦合而成，可对远距离、特殊环境中试样的拉曼散 射进行原位遥感探测。
第5章拉曼光谱分析法学习教案
分子结构模型的对称因素决定了选择原则。比较理论结果与实际测 量的光谱，可以判别所提出的结构模型是否准确。这种方法在研究小分 子的结构及大分子的构象方面起着很重要的作用。
第15页/共19页
第十六页，共19页。
拉曼光谱在材料(cáiliào)研究中的 高应分用子的红外二向色性及拉曼去偏振度
激光(jīguāng)拉曼散射 光谱法
（1）被激发的拉曼谱线比较简单，易于解析；
（2）灵敏度高，样品用量少，普通拉曼光谱液体样品需50ml左右， 而激光拉曼光谱只要1l即可，固体0.5 g，气体只要1011个分子；
（3）激光是偏振光，测量偏振度比较容易。
第12页/共19页
第十三页，共19页。
试验设备和实验(shíyàn)技术
2. 制样技术及放置方式(fāngshì)
呈现完全不同的振动模式。在红外光谱(guāngpǔ)中，CH2振动 为最显著的谱带。而拉曼光谱(guāngpǔ)中，C-C振动有明显的 吸收。
图6-34 线型聚乙烯 的红外(a)及拉曼(b) 光谱(guāngpǔ)
第8页/共19页
第九页，共19页。
激光(比，Raman具有如下优点： (1)拉曼光谱是一个散射过程，因而任何尺寸、形状、透明度的样 品，只要能被激光照射到，就可直接用来(yònɡ lái)测量。由于 激光束的直径较小，且可进一步聚焦，因而极微量样品都可测量 。 (2)水是极性很强的分子，因而其红外吸收非常强烈。但水的拉曼 散射却极微弱，因而水溶液样品可直接进行测量，这对生物大分 子的研究非常有利。此外，玻璃的拉曼散射也较弱，因而玻璃可 作为理想的窗口材料，例如液体或粉末固体样品可放于玻璃毛细 管中测量。 (3)对于聚合物及其他分子，拉曼散射的选择定则的限制较小，因 而可得到更为丰富的谱带。S-S，C-C，C=C，N=N等红外较弱的官 能团，在拉曼光谱中信号较为强烈。
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内容概要拉曼光谱原理拉曼光谱仪各部件功能激光器 滤光片 物镜及共焦针孔 光栅和焦长 探测器CCD 常用附件及选择© 2009 HORIBA, Ltd. All rights reserved.拉曼光谱原理© 2009 HORIBA, Ltd. All rights reserved.什么是拉曼效应?1928 年，印度科学家C.V Raman in首先在CCL4光谱 中发现了当光与分子相互作用后，一部分光的波长 会发生改变（颜色发生变化），通过对于这些颜色 发生变化的散射光的研究，可以得到分子结构的信 息，因此这种效应命名为Raman效应。
Provided by Prof. D. Mukherjee, Director of Indian Association for the Cultivation of Science© 2009 HORIBA, Ltd. All rights reserved.弹性散射与非弹性散射弹性散射： 频率不发生改变，如瑞利散射 非弹性散射： 频率发生改变，如拉曼散射拉曼散射λscatter≠ λlaserλlaser瑞利散射λscatter= λlaser拉曼散射λscatter≠ λlaser© 2009 HORIBA, Ltd. All rights reserved.斯托克斯散射反斯托克斯散射 反斯托克斯散射 斯托克斯散射 瑞利散射能级示意图虚态瑞利散射 电子激发态 +激光线hv0 hv0 hv0h(v0-v) hv0能量差hvh(v0＋v) 电子基态-x0xRaman shift （cm-1）© 2009 HORIBA, Ltd. All rights reserved.能级示意图电子激发态虚态hv1hv0 hv0 hv0h(v0-v) hv0h(v0＋v)能量差hvhv2发射光 子能量电子基态荧光反斯托克斯散射 斯托克斯散射 瑞利散射© 2009 HORIBA, Ltd. All rights reserved.拉曼位移498KJ/mol OO941.7KJ/mol NNIntensity (a.u.)υ = (k /μ)1/2 2πc1 200 1 4001 6001 8002 000Raman Shift (cm-1)2 2002 400 2 600k : 与键能有关 μ：与原子质量有关μ=MAMB (MA+MB)键能越大，拉曼位移越大; 原子质量越大，拉曼位移越小.© 2009 HORIBA, Ltd. All rights reserved.拉曼位移的影响因素 — 原子质量SWNT的G峰位移与C12/C13比例密切相关Hongjie Dai et al. J. Am. Chem. Soc. (2008) 130: 13540-13541© 2009 HORIBA, Ltd. All rights reserved.拉曼位移的影响因素 — 键能(同素异形体）同素异形体 — 石墨 & 金刚石1332 1580© 2009 HORIBA, Ltd. All rights reserved.2000015000347kJ/mol10000348.9kJ/mol50000 1000120014001600Wavenumber (cm-1)18002000拉曼位移的影响因素 — 晶格（多晶型）Intensity (cnt)2 400金红石和锐钛矿同为TiO ：2 2002相同的化学组成，不同的晶型2 0001 800金红石1 6001 4001 2001 000800600400锐钛矿2002004006008001 0001 2001 400Raman Shift (cm-1)© 2009 HORIBA, Ltd. All rights reserved.拉曼位移的影响因素 — 空间结构麻黄碱伪麻黄碱非对映异构体Raman Intensity (arbitrary unit)500100015002000250030003500Raman Shift (cm-1)© 2009 HORIBA, Ltd. All rights reserved.拉曼光谱中的信息定性的信息: 拉曼光谱是物质结构的指纹光谱 定量的信息: 可以通过光谱校正,得到准确的应力大小和浓度分布谱带位置：化学组成，结构，构象， 形态频率位移：应力，温度 半高宽：结晶度强度：浓度或物质的量强度峰位谱峰偏移半高宽 FWHMRaman shift© 2009 HORIBA, Ltd. All rights reserved.拉曼光谱应用领域1：半导体材料; 2：聚合体；3：碳材料； 4：地质学/矿物学/宝石鉴定； 5：生命科学; 6：医药；7：化学； 8：环境；9：物理 10：考古；11：薄膜; 12: 法庭科学:违禁药品检查；区分各种颜料，色素，油漆，纤维 等；爆炸物的研究；墨迹研究；子弹残留物和地质碎片研究© 2009 HORIBA, Ltd. All rights reserved.拉曼光谱的优势信息样品• 分子层面 • 对结构与环境敏感•各种性状 •无需特殊处理 •含水样品 •玻璃样品池方法• 无损，非破坏性 • 特异性 • 微量和宏观 • 实时检测 • 活体检测© 2009 HORIBA, Ltd. All rights reserved.拉曼光谱仪© 2009 HORIBA, Ltd. All rights reserved.拉曼光谱测量光栅探测器瑞利滤光装置 光源样品 干涉滤光片© 2009 HORIBA, Ltd. All rights reserved.拉曼光谱仪原理图（滤光片型）激光器干涉滤光片 功率衰减片共聚焦针孔狭缝 瑞利滤光片光栅© 2009 HORIBA, Ltd. All rights reserved.显微镜 样品CCD拉曼光谱仪原理图（滤光片型）激光器干涉滤光片 功率衰减片共聚焦针孔狭缝 瑞利滤光片光栅© 2009 HORIBA, Ltd. All rights reserved.显微镜 样品探测器激发波长与拉曼位移Bi2O3 633 nmIntensity (a.u.)能量差 值恒定拉曼位移是一个相对值，对于 同一振动模式，发射光子与入 射光子的能量差恒定。
不同的 激发波长下拉曼位移相同。
Intensity (a.u.)100200300400500Raman Shift (cm -1 )Bi2O3 514 nm100200300400500Raman Shift (cm -1 )© 2009 HORIBA, Ltd. All rights reserved.信号强度与激发波长在同等条件(如激光功率、光栅、采集时间等）下 激发波长越短，拉曼信号越强！ I ∝ 1/λ4Raman对于所有样品都应选择短波长激光？© 2009 HORIBA, Ltd. All rights reserved.激发波长的选择244nm 325nm 473nm 488nm 514nm 532nm 633nm 785nm 。
1 避开荧光干扰 2 确定信息来源-拉曼或荧光 3 不同深度信息研究© 2009 HORIBA, Ltd. All rights reserved.1 避开荧光干扰• 532 nm laser • 633 nm laser • 785 nm laser1 0002 000 Raman Shift (cm -1 )© 2009 HORIBA, Ltd. All rights reserved.3 000Intensity (cnt)2 确定信号来源-拉曼或荧光5 000 4 000 3 000 2 000 1 000CaF-488 CaF-514 CaF-5325001 0001 5002 0002 500Raman Shift (cm-1)用不同的激发波长测试CaF 样品2© 2009 HORIBA, Ltd. All rights reserved.3 0002 确定信号来源-拉曼或荧光Intensity (cnt)5 000 4 000CaF-488 CaF-514 CaF-5323 0002 0001 0000500510520530540550560570Wavelength (nm)将cm-1转换为nm用不同的激发波长测试CaF 样品2© 2009 HORIBA, Ltd. All rights reserved.3 分析样品不同深度的信息利用不同波长穿透深度不同，可以分析样品不同层的信息© 2009 HORIBA, Ltd. All rights reserved.拉曼光谱仪原理图（滤光片型）— 滤光片激光器干涉滤光片功率衰减片瑞利滤光片共聚焦针孔 狭缝光栅© 2009 HORIBA, Ltd. All rights reserved.显微镜 样品探测器干涉滤光片的作用Intensity (cnt)52040 000 35 000 30 000 25 000 20 000 15 000 10 0005 000 030 000 25 000 20 000 15 000 10 0005 000 05001 0001 500Raman shift (cm-1)2 0005001 0001 500Raman shift (cm-1)2 000Intensity (cnt)滤除等离子线© 2009 HORIBA, Ltd. All rights reserved.滤光片在LabRAM HR中的位置干涉滤光片瑞利滤光片（Edge或Notch）© 2009 HORIBA, Ltd. All rights reserved.两种瑞利滤光片Notch滤光片：有机材料镀膜、寿命短、一般２-３年换一套。
可以做斯 托克斯和反斯托克斯。
Edge滤光片：介电材料制作、寿命长。
只能测量斯托克斯拉曼信号。
150Intensity (a.u.)100Notch 50Intensity (cnt)0-300-200-1000100200300Wavenumber (cm-1)30 00025 00020 000Laser15 00010 0005 00000200400600Raman Shift (cm -1)Edge8001 000© 2009 HORIBA, Ltd. All rights reserved.专利调角度技术对于HR，可以使用低波数附件将信号测至10cm-1© 2009 HORIBA, Ltd. All rights reserved.拉曼光谱仪原理图（滤光片型）—— 功率衰减片激光器干涉滤光片 功率衰减片共聚焦针孔狭缝 瑞利滤光片光栅© 2009 HORIBA, Ltd. All rights reserved.显微镜 样品CCD功率衰减片的作用衰减激光功率，避免高强度激光辐射损坏样品 有以下6种可供选择：½ ¼ 1/10 1/100 1/1000 1/10000© 2009 HORIBA, Ltd. All rights reserved.拉曼光谱仪原理图（滤光片型）——显微镜激光器干涉滤光片 功率衰减片共聚焦针孔狭缝 瑞利滤光片光栅© 2009 HORIBA, Ltd. All rights reserved.显微镜 样品CCD显微镜• 显微镜收集信号的方式。