激光拉曼光谱详解VIP专享VIP免费

激光拉曼光谱分析激光拉曼光谱分析Ramanlaserspectroscopy邱东敏Ramanlaserspectroscopy邱东敏激光为什么是拉曼光谱的理想光源？拉曼散射的发展1928年，印度物理学家拉曼（G.V.Raman）首次发现拉曼散射效应，荣获1930年诺贝尔物理学奖。1928——1930年，拉曼光谱成为研究光谱的主要手段。因为拉曼光谱喇曼频率及强度、偏振等标志着散射物质的性质。1940——1960年，拉曼光谱地位一落千丈，主要是因为主要是因为拉曼效应太弱，拉曼效应太弱，并要求被测样品体积足够大、无色、无尘埃、无荧光等。1960年后，由于激光技术的发展，使得拉曼再度复兴。用激光替代汞灯作为拉曼实验光源。激光成为了理想光源。激光光源其灵敏度比常规光源拉曼光谱可提高104~107倍，加之活性载体表面选择吸附分子对荧光发射的抑制，使分析的信噪比大大提高。（1）激光亮度极强，可得到较强的拉曼射线。（2）激光的单色性极好，有利于得到高质量的拉曼光谱图。（3）激光的准直性可使激光束汇聚到试样的微小部位以得到该部位的拉曼信息。（4）激光几乎完全是线偏振光，简化了去偏振度的测量。（5）激光的功率密度强，方向性好，使得光与物质发生相互作用时散射截面（粒子与粒子的碰撞概率)增大，拉曼散射增强，从而得到较强的拉曼光谱信号。同时，我们还可以用谱线宽度窄的激光器，多波长激光器一起使用，这样拉曼效果才能出来比较好何谓瑞利散射、拉曼散射、斯托克斯散射、反斯托克斯散射？瑞利散射当一束激发光的光子与作为散射中心的分子发生相互作用时，大部分光子仅是改变了方向，发生散射，而光的频率仍与激发光源一致，这种散射称为瑞利散射。光通过介质时由于入射光与分子运动相互作用而引起的频率及方向发生变化的散射。其散射光的强度约占总散射光强度的10－3。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。拉曼效应斯托克斯（Stokes）拉曼散射处于振动基态的分子E0，被入射光激发到虚拟态，然后回到振动激发态E1，产生能量为ΔE＝E1－E0=h(v1-v0)拉曼散射，由此可以获得相应光子的频率改变Δν＝ΔE/h。这种散射光的能量比入射光的能量低此过程称为斯托克斯散射。反斯托克斯拉曼散射处于振动激发态的分子，被入射光激发到虚拟态后跃迁会振动基态，产生能量为h(v0+v1)的拉曼散射，称为反斯托克斯散射。hh’’’Rayleighscattering:Iλ-4’这种现象称为拉曼散射RamanRayleighRamanscatteringantistokesstokes虚能级准激发态基态激发态拉曼原理拉曼原理为何斯托克斯谱线强度比反斯托克斯谱线大？按照统计分布率，分子数在热平衡下按能量的分布为玻耳兹曼分布，其中α为能级E的简并度，因此布居在较高能级上的分子数要少于较低能级上的，这就使频率增加的散射谱线（反斯托克斯线）的强度要比频率减少的散射谱线（斯托克斯线）弱些。邱东敏