拉曼光谱法及其在材料研究中的应用

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1、拉曼光谱法及其在材料研究中的应用RamanSpectroscopyandItsApplicationtoMaterialsScience目录第一节拉曼光谱基本原理1.1拉曼散射与拉曼位移1.2拉曼活性和拉曼选律1.3拉曼光谱与红外光谱比较1.4拉曼光谱的特征谱带1.5拉曼光谱的分辨能力第二节激光拉曼光谱仪2.1激光光源2.2外光路系统及样品装置2.3分光系统2.4探测、放大和记录系统2.5喇曼光谱实验中应注意的几个问题2.4.1狭缝2.4.2孔径角的匹配2.4.3激发功率2.4.4激发波长2.6拉曼光谱数据处理第三节拉曼光谱技术3.1傅立叶变

2、换拉曼光谱技术3.2表面增强拉曼光谱技术3.3激光共振拉曼光谱技术3.4激光扫描共聚焦显微术13.5纤维光学拉曼光谱术3.6固体光声拉曼技术3.7拉曼光谱与其它技术的联用第四节拉曼光谱的应用4.1聚合物4.1.1聚合物的分子结构4.1.2聚合物的结晶结构4.1.3聚合物的取向结构4.1.4共混聚合物的相结构4.1.5聚合反应动力学4.1.6聚合物加工的在线测试4.1.7聚合物形变的拉曼光谱行为4.1.8复合材料的界面行为4.2无机物、半导体及其低维材料4.2.1炭基材料4.2.2无机材料表面4.2.3纳米半导体4.2.4纳米结构的表面4.3生

3、物体系4.3.1蛋白质构型4.3.2自组装行为4.3.3生物组织分子诊断4.4拉曼技术的特殊应用4.4.1遥感探测4.4.2原位无损检测4.4.3超快过程检测4.4.4特殊环境中的监测2参考书目[1]薛奇，高分子结构研究中的光谱方法，高等教育出版社(1995)[2]张树霖，拉曼光谱学与低维纳米半导体，科学出版社(2008)[3]EwenSmithandGeoffreyDent,ModernRamanSpectroscopy-APracticalApproach,JohnWiley&Sons,Inc.(2005)[4]RichardL.McCr

4、eery,RamanSpectroscopyforChemica1Analysis,JohnWiley&Sons,Inc.(2000)[5]MaherS.Amer,RamanSpectroscopyforSoftMatterApplications,JohnWiley&Sons,Inc.(2009)[6]JohnR.Ferraro,KazuoNakamotoandChrisW.Brown,IntroductoryRamanSpectroscopy(SecondEdition),AcademicPress(2003)思考题（1）拉曼光谱与红外光

5、谱的本质区别是什么，如何判断待测样品是不是具有拉曼活性、红外活性，还是两者都有活性？（2）结合拉曼光谱的特点，从仪器结构上简述共聚焦显微拉曼光谱仪成为分析测试实验室最常见的拉曼光谱仪器的主要原因。3拉曼光谱法及其在材料研究中的应用RamanSpectroscopyandItsApplicationtoMaterialsScience主要叙述拉曼光谱学的理论和实验基础，介绍了拉曼光谱的理论和激光拉曼光谱仪，较全面地总结了拉曼光谱学所发展起来的新兴技术，并从实验工作需要的角度，相当具体地介绍了有关拉曼光谱法在聚合物，无机物、半导体及其低维材料，生

6、物体系及其特殊场合下的应用。第一节拉曼光谱基本原理拉曼光谱是一种散射光谱。早在30年代，拉曼光谱就曾是研究分子结构的主要手段。后来随着实验内容的不断深入，拉曼光谱的弱点（主要是拉曼效应太弱）越来越突出，特别是40年代以后，由于红外光谱的迅速发展，拉曼光谱的地位更是一落千丈。直到1960年激光问世并将这种新型光源引入拉曼光谱后，拉曼光谱出现了崭新的局面。拉曼光谱由于具有与红外光谱不同的选择性定则而常常作为红外光谱的必要补充而配合使用，可以更完整地研究分子的振动和转动能级，更好底解决结构分析问题。与红外光谱方法比较，拉曼光谱分析无需样品制备、不受

7、样品水分的干扰、可以获得骨架结构方面的信息而日益受到重视，特别适合生物体系的研究。近年来一系列新型拉曼光谱技术的发展进一步显示它的应用潜力。1.1拉曼散射与拉曼位移瑞利散射与拉曼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。但也存在很微量的光子不仅改变了光的传播方向，而且也改变了光波的频率，这种散射称-6-10为拉曼散射。其散射光的强度约占总散射光强度的10～10。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。4拉曼散射的发现

8、拉曼散射是印度科学家Raman在1928年发现的，拉曼光谱因之得名。光和分子相互作用时引起每个分子作受迫振动从而产生散射光，散射光的频率和入射光的频率相同的这种散射