Raman_拉曼光谱原理及应用-刘仕锋

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1、拉曼光谱学——原理及应用HORIBAJobinYvon北京办事处报告内容¾1-什么是拉曼光谱?–简单介绍¾2-拉曼光谱仪工作原理介绍¾3-拉曼光谱在材料研究中的应用介绍¾4-HORIBAJobinYvon拉曼光谱仪简介什么是拉曼效应什么是拉曼效应??时间和发现人?1928年，印度科学家C.VRamanin首先在CCL光谱4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。ProvidedbyProf.D.Mukherjee,Directorof

2、IndianAssociationfortheCultivationofScience什么是拉曼效应什么是拉曼效应??光散射的过程：激光入射到样品，产生散射光。瑞利散射散射光弹性散射（频率不发生改变-瑞利散射）λ=λ非弹性散射（频率发生改变-拉曼散射）scatterlaserλlaser拉曼散射λ>λscatterlaser什么是拉曼效应什么是拉曼效应??拉曼光谱给出的信息？•组分信息10000520不同材料的拉曼光•结构信息8000谱有各自的不同于其6000它材料的特征的光Intensity(cnt)4000谱-特征谱2000400600-1ò为表征和鉴别材料

3、提RamanShift(cm)200001332供了指纹谱1580ò深入开展光谱学和材15000料物性研究打下基础1000050000100012001400160018002000Wavenumber(cm-1)拉曼光谱给出的信息？PET的拉曼光谱－－官能团羰基伸缩线宽=>结晶度碳环伸乙二醇模式:缩模结构的指示剂式BgBg拉曼光谱给出的信息？拉曼是指纹光谱2000020000甲醇vs.乙醇CH3StretchingCHOHvs.CHCHOH332Modes1500015000OHBending1000010000CCOmodesCH3andCH2OHSkele

4、talBendingModesstretchingIntensity(A.U.)50005000Bending00500100015002000250030003500500100015002000250030003500νi=ν-ν(cm-1)o拉曼光谱给出的信息？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Bandpostion¾化学组成，污染物探测...bandPositionshift¾振动频率可以给出结构的细微变化，对于分子所处的局域环境，比如晶相，局域应力和结晶度等都很敏感Band¾结构信息（晶体

5、、无定形、同分异构IntensityWidth体…)Ramanshift拉曼光谱的特征拉曼频移峰位与激发波长没有关系多激发波长：选择适合的激发波长700006000050000532nm•一般情况，拉曼光谱是不随激发波长的变化而变化的40000Intensity(a.u.)3000020000然而…1000050010001500200025003000Wavenumber(cm-1)•Iα1/λ435000Raman30000633nm•UVorNIR激发可以避开荧光的干扰2500020000Intensity(a.u.)15000•不同λexcitation

6、可以分析样品不同层的信息10000500050010001500200025003000Wavenumber(cm-1)2500020000785nm1500010000Intensity(a.u.)5000050010001500200025003000Wavenumber(cm-1)2-拉曼光谱仪的工作原理拉曼光谱测量原理：•光源－（太阳光-Hg灯-激光）探测器•耦合光路-光照射到样品，收集散射光（大光路和显微光路）光栅•瑞利滤光片（去除瑞利散射光－颜色不发生改变的光）滤光装置•光谱仪和探测器激光样品一般为单光栅光谱仪和CCD探测器几个拉曼实验中的重要因素不

7、得不说的话不得不说的话不得不说的话——任何一次拉曼光谱实验中都会遇到的问题•1-灵敏度•2-光谱分辨率•3-空间分辨率影响：准确性、取谱速度、空间分辨效果光谱分辨率SiCSiC的拉曼光谱图的拉曼光谱图12000分辨率为2cm-1sic11-5321800普通分辨率400011000分辨率为sic11-53218000.65cmsic11-532600-1高分辨率sic11-532600350010000300090002500800020007000Intensity(cnt)1500600010005000500Intensity(cnt)4000055556

8、056557057558