拉曼光谱的数据初步处理14446
拉曼光谱
拉曼散射的产生原因是光子与分子之间发生了能量交换， 改变了光子的能量。
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拉曼原理
Rayleigh scattering: I λ-4
hn hn’ n = n’ n = n’
n = n’ 这种现象称为拉曼散射 激发态
anti stokes
stokes
虚能级 准激发态
基态
Raman Rayleigh Raman scattering
生物材料的分析。
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原位变温附件
温度范围： 液氮温度(-195℃)至 1000℃
自动设置变温程序
适于分析随温度变化发生的： 相变 形变 样品的降解 结构变化
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样品制备
溶液样品 一般封装在玻璃毛细管中测定 固体样品
不需要进行特殊处理
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材料分析中的应用
无机化学研究 无机化合物结构测定 ， 主要利用拉曼光谱研究
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拉曼活性
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拉曼光谱参量 1. 峰位: 是电子能级基态的振动态性质的一种反映。以入射光和散射
光波数差表示。峰位的移动与激发光的频率无关.
2.强度:与浓度成正比. 3.退偏比(depolarization ratio): r = I‖ / I提供分子对称性的信息，并有助于谱线的指认. 共振拉曼散射
激发光区域 可见区 激光波长 激光器类型 514nm 633nm 785nm 近红外 1064nm Ar+ He-Ne 半导体 YAG
紫外
325nm
He-Cd
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Raman光谱仪的特点
快速分析、鉴别各种无机、生 物材料的特性与结构 样品需用量很小，微区分辨率 可小于2微米 对样品无接触、无损伤；样品 无需制备 适合黑色和含水样品 高、低温测量
第四章-拉曼光谱
一般把瑞利散射和拉曼散射合起 来所形成的光谱称为拉曼光谱. 来所形成的光谱称为拉曼光谱 . 由 于拉曼散射非常弱,所以一直到 1928年才被印度物理学家拉曼等所 年才被印度物理学家拉曼等所 发现. 发现.
拉曼在用汞灯的单色光来照射某 些液体时, 些液体时,在液体的散射光中观测到了 频率低于入射光频率的新谱线. 频率低于入射光频率的新谱线.在拉曼 等人宣布了他们的发现的几个月后, 等人宣布了他们的发现的几个月后,苏 联物理学家曼迭利斯塔姆 曼迭利斯塔姆, 联. 存在.
拉曼光谱仪主要由激光光源,样品室, 双单色仪,检测器以及计算机控制和数 据采集系统组成. FT-Raman则由激光光源,样品室,干 涉仪检测器以及计算机控制和数据采集 系统组成.
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 514.5nm 488.0nm 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
吸收光谱 吸收光谱
紫外-可见光法( ),原子吸收光谱 紫外-可见光法(UV-Vis),原子吸收光谱(AAS), ),原子吸收光谱( ), 紫外-可见光法( ),原子吸收光谱 紫外-可见光法(UV-Vis),原子吸收光谱(AAS), ),原子吸收光谱( ), 红外观光谱( ),核磁共振( ),核磁共振 红外观光谱(IR),核磁共振(NMR)等 ) 红外观光谱( ),核磁共振( ),核磁共振 红外观光谱(IR),核磁共振(NMR)等 )
当光子与分子内的电子碰撞时, 当光子与分子内的电子碰撞时,发生非 弹性碰撞, 弹性碰撞,光子有一部分能量传给电子或电 子有一部分能量传给光子, 子有一部分能量传给光子,则散射光的频率 不等于入射光的频率. 不等于入射光的频率.1928年,拉曼发现, 年 拉曼发现, 除瑞利散射外, 除瑞利散射外,还有一部分散射光的频率和 入射光的频率不同, 入射光的频率不同,这些散射光对称地分布 在瑞利光的两侧,其强度比瑞利光弱很多, 在瑞利光的两侧,其强度比瑞利光弱很多, 把这种散射称为拉曼散射. 把这种散射称为拉曼散射.拉曼散射的概率 很小, 很小,最强的拉曼散射也仅占整个散射光的 千分之几. 千分之几.
拉曼光谱仪实验报告数据齐全
拉曼散射光谱实验一、实验目的：1）学习和了解拉曼散射的基本原理。
2）掌握测量液体拉曼光谱的系统搭建方法。
3）掌握利用拉曼光谱定量测量未知溶液浓度的测量方法。
4）掌掌握利用拉曼光谱技术对未知物品的材料鉴定方法。
二、实验原理（一）测量未知溶液浓度的原理拉曼散射强度可表示为：式中：I为光学系统所收集到的样品表面拉曼信号强度；K为分子的拉曼散射截面积；ϕ为样品表面的激光入射功率；h（z）为光学系统的传输函数；b为样品池的厚度；C是待测物的浓度。
由上式可以看出，在一定条件下，拉曼信号强度与产生拉曼散射的待测物浓度成正比，即：因此即可实现在一定浓度范围内，根据接收到的拉曼散射信号定量分析溶液的浓度。
目前基于激光拉曼光谱技术的乙醇定量分析方法主要是的到884-1cm处的谱峰强度与乙醇浓度之间的函数关系，从而定量分析未知样品的乙醇浓度。
（二）测量未知物质的原理测量的光谱数据经软件上的预处理，然后导出光谱数据。
预处理包含插值和剪切、基线处理、平滑滤波、光谱归一化。
插值和剪切：插值是一种通过已有数据点来估计缺失数据点的方法。
在光谱数据中，可能会出现某些波长缺失或者数据点较少的情况，这时就需要使用插值来填补缺失的数据。
插值可以通过不同的算法来实现，比如线性插值、样条插值等。
剪切是将数据范围缩小到所需要的波长范围内。
基线处理：在实际光谱测量中，拉曼光谱由于受到物质荧光特性、背景噪声和激光器功率波动的影响，往往会产生基线漂移现象，基线校正是利用数学近似拟合的原理，首先根据原始光谱数据拟合出相应的背景信息—基线，然后从原始光谱数据中去除该基线，最后得到真实光谱信息的方法。
平滑滤波：基线校正步骤消除了低频噪声拉曼信号的影响，然而还有大量噪声作为高频成分存在于拉曼信号中，因此需对拉曼光谱进行平滑去噪来抑制光谱的高频噪声。
常用的平滑去噪算法有窗口去噪法、Savitzky-Golay（S-G）滤波法和小波阈值法等。
光谱归一化：在光谱测量中，由于时间、仪器状况和外部环境的影响，每条光谱的拉曼强度可能会有所差异。
拉曼光谱仪实验报告
拉曼光谱仪实验报告拉曼光谱仪实验报告引言：拉曼光谱仪是一种常用的分析仪器，可以通过测量样品散射光的频率变化来获取样品的结构和化学成分信息。
本实验旨在通过使用拉曼光谱仪，研究不同样品的拉曼光谱特征，并分析其结构和成分。
实验方法：1. 样品准备：选择不同类型的样品，如有机物、无机物或生物分子等，并将其制备成均匀的固态、液态或气态样品。
2. 仪器调试：根据实验要求，调整拉曼光谱仪的参数，如激光功率、波长、光路等，以确保获得稳定的信号和准确的光谱数据。
3. 测量操作：将样品放置在拉曼光谱仪样品台上，调整焦距和位置，使激光光斑准确照射到样品表面。
开始测量前，进行背景扫描以消除环境光的影响。
然后，选择适当的积分时间和扫描次数，进行拉曼光谱的测量。
实验结果与讨论：1. 有机物样品：a. 苯：苯是一种常见的有机物，其拉曼光谱特征主要集中在1000-1700 cm^-1的范围内。
我们观察到苯分子的拉曼光谱中存在苯环的振动模式，如苯环的C-C和C-H振动。
这些峰的位置和强度可以提供关于苯环结构和键的信息。
b. 酚：酚是另一种有机物，其拉曼光谱特征主要出现在300-1100 cm^-1的范围内。
我们观察到酚分子的拉曼光谱中存在酚环的振动模式，如C-O和C-C 振动。
这些峰的位置和强度可以提供关于酚分子结构和键的信息。
2. 无机物样品：a. 二氧化硅：二氧化硅是一种常见的无机物，其拉曼光谱特征主要出现在400-1200 cm^-1的范围内。
我们观察到二氧化硅分子的拉曼光谱中存在硅氧键的振动模式，如Si-O和Si-O-Si振动。
这些峰的位置和强度可以提供关于二氧化硅结构和键的信息。
b. 硝酸盐：硝酸盐是另一种常见的无机物，其拉曼光谱特征主要出现在100-1700 cm^-1的范围内。
我们观察到硝酸盐分子的拉曼光谱中存在硝酸根离子的振动模式，如NO2和NO3振动。
这些峰的位置和强度可以提供关于硝酸盐结构和键的信息。
3. 生物分子样品：a. DNA：DNA是生物体内的重要分子，其拉曼光谱特征主要出现在500-1700 cm^-1的范围内。
拉曼光谱分析技术ppt课件精选全文完整版
拉曼发明的拉曼光谱仪
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
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；
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的得到或失去了一个振动量子的 能量。
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
(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 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。
1.3 几种重要的拉曼光谱分析技术
1、单道检测的拉曼光谱分析技术 2、以CCD为代表的多通道探测器用于拉
曼光谱的检测仪的分析技术 3、采用傅立叶变换技术的FT-Raman光
谱分析技术 4、共振拉曼光谱分析技术 5、表面增强拉曼效应分析技术
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
第5章拉曼光谱分析法
Ar+激光器是拉曼光谱仪中另一个常用的光源。
试验设备和实验技术
1. 激光光源
激光拉曼散射光谱法
由于激光的这些特点，它是 拉曼散射光谱的理想光源，激 光拉曼谱仪比用汞弧灯作光源的经典拉曼光谱仪具有明显的 优点：
（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；
激光是原子或分子受激辐射产生的。激光和普通光 源相比，具有以下几个突出的优点：
(1) 具有极好的单色性。激光是一种单色光，如氦氖激光器 发出的6328Å的红色光，频率宽度只有910-2Hz。
(2) 具有极好的方向性。激光几乎是一束平行光，例如，红 宝石激光器发射的光束，其发射角只有3分多。激光是非常 强的光源。由于激光的方向性好，所以能量能集中在一个 很窄的范围内，即激光在单位面积上的强度远远高于普通 光源。
激光拉曼散射光谱法
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（图 6-34）。
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。
图6-34 线型聚 乙烯的红外(a) 及拉曼(b)光谱
1126cm-1谱带(C-C伸缩 振动)
1081cm-1谱带(CN伸缩振动)
图6-37 聚酰胺-6薄膜拉伸400％后的激光拉曼散射光谱 ∥表示偏振激光电场矢量与拉伸方向平行 ⊥表示偏振激光电场矢量与拉伸方向垂直
拉曼光谱在材料研究中的应用
聚合物形变的拉曼光谱研究
拉曼光谱实验报告 (2)
拉曼光谱实验姓名学号何婷21530100李玉环21530092宋丹21530111[实验目的]1、了解Raman光谱的原理和特点；2、掌握Raman光谱的定性和定量分析方法；3、了解Raman光谱的谱带指认。
4、了解显微成像Raman光谱。
[仪器和装置]1、显微Raman光谱系统一套，拉曼光谱仪的型号为SPL-RAMAN-785 USB2000+的拉曼光谱仪，自带785nm激光；2、带二维步进电机平移台一台（有控制器一台）；3、PT纳米线样品；4、光谱仪软件SpectraSuite；5、步进电机驱动软件；6、摄像头（已与显微镜集成在一起）。
[实验内容]1、使用显微Raman系统及海洋光谱软件对单根或多根纳米线进行显微Raman光谱测量，对测量的图和标准图进行比较，并通过文献阅读对PT纳米线Raman（测量和标准）的谱峰进行指认。
2、使用显微拉曼扫描系统进行二维样品表面拉曼信号收集，并生成样品表面特定波长处的拉曼信号强度三维图，模拟样品表面拉曼表征。
选择多个拉曼波长对样品形状进行观察。
[实验结果及分析]观察PbTiO3的拉曼散射谱并比对具体的拉曼散射光谱数据进行分析，可以找到以上10个拉曼散射峰，分别位于784.54nm，794.94 nm，798.60 nm，802.90 nm，806.84 nm，811.91 nm，817.10 nm，825.29 nm，832.44 nm，879.69nm附近，对应的Raman Shift分别是-7.46 cm-1 159.28 cm-1 216.94 cm-1 284.00 cm-1 344.82 cm-1 422.21 cm-1 500.44 cm-1 621.90 cm-1 725.97 cm-1 1371.21 cm-1。
（通过Raman Shift=1/λ入射-1/λ散射计算得到）PT纳米线Raman测量的谱峰指认：分析可知，-7.46 cm-1 159.28 cm-1 216.94 cm-1 284.00 cm-1 344.82 cm-1 422.21 cm-1 500.44 cm-1 621.90 cm-1 725.97 cm-1附近的9个振动模，分别对应于PbTiO3的A1（1TO），E（1LO），E（2TO），B1+E，A1（2TO），E（2LO）+A1（2LO），E（3TO）A1（3TO），A1（3LO）声子模。
第5章拉曼光谱分析法
第5章拉曼光谱分析法拉曼光谱分析法是一种基于拉曼散射原理的光谱分析技术。
该技术利用物质分子产生的拉曼散射光谱，通过测定光谱的频移来分析样品的成分和结构信息。
相比于传统的红外光谱分析法，拉曼光谱分析法具有高分辨率、非破坏性等优点，因此在各个领域得到了广泛应用。
拉曼光谱的基本原理是：当物质受到入射光的作用后，部分光子的能量被物质分子吸收，并在分子的振动和转动过程中增加或减少了能量，此时吸收光谱已经发生了位移。
通过分析这种能量的位移，可以获取样品的结构和成分信息。
通过拉曼光谱分析法，可以对各种物质进行非破坏性的分析。
例如，在化学领域，可以利用拉曼光谱分析法来确定化学反应中的中间产物和催化剂，以及分析有机化合物的结构。
在生物领域，可以用来研究生物分子之间的相互作用和结构变化。
在材料科学领域，可以分析材料的晶格结构和缺陷情况。
在环境领域，可以用来分析水和空气中的污染物。
拉曼光谱分析法的实施一般需要一个拉曼光谱仪。
这种仪器由激光系统、照射样品的光学系统、通过光学系统收集和分析拉曼散射光的系统以及数据处理系统组成。
首先，激光器产生一个单色激光束，照射到样品上。
样品散射的光经过光学系统聚焦到检测器上，并通过光电倍增管转化为电信号。
最后，数据处理系统会对电信号进行处理，得到拉曼光谱图。
在拉曼光谱分析法中，有两种常用的技术：常规拉曼光谱和表面增强拉曼光谱（SERS）。
常规拉曼光谱的灵敏度较低，需要较高的浓度才能获得良好的信噪比。
而SERS可以通过将样品与金属表面接触来放大拉曼信号，因此可以在极低浓度下进行分析。
总之，拉曼光谱分析法是一种高分辨率且非破坏性的光谱分析技术。
它在不同领域中有着广泛的应用，能够为我们提供样品的结构和成分信息。
随着技术的不断进步，相信拉曼光谱分析法将会在更多的领域得到应用。
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choicｅ for ｔhｅ role of the vａriｏuｓ ｃoｍponent saｎd the
prinｃｉplｅ of a dｅtaｉleｄ descriptｉoｎ． Ｆiｎaｌｌy， tｈe
measured Rａｍan sｐectｒa of sｅvｅraｌsamples, aｎd uｓe ｐaｐer
analyze eｘｐeｒimｅntal ｍeasuremｅnｔs ｏf Raｍan spｅctrｏｓｃo
ｐy and spectral dataproceｓsing ｒeｓeａrch： Fｉrst, ｔｈｅ ｓ
trｕcｔurｅ of Ramａn ｓpectroscｏpy, Ｒamａn specｔrｏscoｐｙ dｅ
关键词: 拉曼光谱仪 光栅 光谱分析
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拉曼光谱的数据初步处理 14446
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Abstrａct
Pｕrpose ｏf ｔhiｓ papｅｒisfamilｉaｒ wｉth Raman Spectrｏｍ
eter， and masterｙ ｏf ｅxpｅｒimｅntａl measuｒemeｎｔｓ of
拉曼光谱的数据初步处理 14446
摘要
本文主要目的是熟悉拉曼光谱仪原理,并掌握拉曼光谱仪的实验测量技术 以及拉曼光谱的数据初步处理。
文 章 首 先 论 述 了 拉 曼 光 谱 仪 开 发 设 计 、安 装 调 试 中 所 应 用 的 基 本 理 论 、设 计原理与关键技术,介绍了激光拉曼光谱仪的发展动态、研究方向和国内外总 体 概 况 。其 次 阐 述 了 拉 曼 散 射 的 经 典 理 论 及 其 量 子 解 释 。并 说 明 了 分 析 拉 曼 光 谱数据的各种可行的方法，包括平滑,滤波等。再次根据光谱仪器设计原理详 细 论 述 了 分 光 光 学 系 统 的 结 构 设 计 和 激 光 拉 曼 光 谱 仪 的 总 体 设 计 ,并 且 对 各 个 部件的选择作用及原理做了详细的描述。最后，测量了几种样品的拉曼光谱, 并利用文中阐述的光谱处理方法进行初步处理，并且进行了合理的分析对比。
ｔｈe ｂasicthｅory， deｓigｎprｉnciples anｄ key technologieｓ,l
ａserRaｍaｎ specｔromｅter develoｐmｅnts，rｅｓearcｈ direction
and oveｒalｌ profｉleat homｅ anｄ aｂroａd. Ｔｈｅ ｓecｏnd
tａilｅd understanｄiｎg of the workinｇ priｎｃiple. Secｏnd,Ra
ｍan specｔｒosｃopｙdata ｐrocessing anｄ aｎalysis, a ｒeaｓ
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拉曼光谱的数据初步处理 14446 onable aｐprｏacｈ toeffeｃtiveand coｎveniｅnt Rａｍan sｐectｒ oscｏpｙ can be more iｄeal ｒesults． Thrｏugh carｂon tｅｔrac ｈloride， etｈaｎol, ｎ-butanoｌ aｎd spｅｃtrａｌｄata analysｉs spectrａｌ meａｓureｍents obtaiｎed moｒe satiｓfactorｙ eｘpeｒ iｍental resｕｌtｓdisｃussed ｉn this ａrtｉcledeｍonsｔratethe f ｅasibiｌity and cｏrrectｎess. Keywords： Rａman sｐecｔroｍeｔer gｒating speｃtral analｙs
ng．Again acｃｏrdinｇ ｔｏspectrｏmeter desｉgn principｌｅｓ d
ｉｓcusｓeｄ ｉn deｔail the spectrｏscｏpｉｃ optical syｓtem design
ａnd laseｒ Raｍａn spectrometer oveｒaｌl ｄesign, ａndtｈe
describesｍethｏｄｓ ｆoｒspｅｃtｒａl procesｓｉngiｎitial ｔreａ
tmｅｎt, and ｆｏr a reasonable analysis ａnd compaｒison．
Iｎ summａry, this paper ｍaiｎｌｙ fｒom two asｐeｃtｓ to
section describesthe classical theory of Ｒaｍan ｓcaｔteｒiｎg ａ
nｄ quantumｅxplaｎation.And ｓｈowｓ the Raman spectｒa of the
varｉouspｏssible wａys, includｉng sｍoｏｔhing aｎd fｉlｔeｒｉ
Raman sｐectroscopy and Ramａn spｅｃtrｏsｃｏｐy ｔecｈniｑue s
ｐｒｅｌimiｎａｒy ｄata procｅsｓｉng.ﻫ
Thｅ arｔｉｃle
firstdiscusses ｔheＲaｍaｎ spectrｏｍeterdｅvelｏｐment， desｉ
gn，instａllatiｏｎ and coｍｍｉssｉoninｇin thｅapplicaｔioｎ oｆ
总之,本文主要从两个方面来分析拉曼光谱仪的实验测量和光谱数据处理 研 究 ：一 、拉 曼 光 谱 仪 的 结 构 ，详 细 了 解 拉 曼 光 谱 仪 的 工 作 原 理 。二 、拉 曼 光 谱 数 据 处 理 分 析 ，用 合 理 的 方 法 处 理 拉 曼 光 谱 可 以 有 效 便 捷 的 得 到 较 为 理 想 的 实 验 结 果 。通 过 对 四 氯 化 碳 、乙 醇 、正 丁 醇 的 光 谱 测 量 以 及 光 谱 数 据 分 析 ，得 到了较为理想实验效果,证明本文所论述方法的可行性和正确性。
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拉曼光谱的数据初步处理 14446
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第 1 章 引言 ﻩ错误!未定义书签。