Raman(拉曼)光谱原理和图解.pdf

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1、Raman(拉曼)光谱•拉曼散射效应是印度物理学家拉曼（C.V.Raman）于1928年首次发现的，本人也因此荣获1930年的诺贝尔物理学奖。•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；•1960年以后，激光技术的发展使拉曼技术得以复兴。由于激光束的高亮度、方向性和偏振性等优点

2、，成为拉曼光谱的理想光源。随探测技术的改进和对被测样品要求的降低，目前在物理、化学、医药、工业等各个领域拉曼光谱得到了广泛的应用，越来越受研究者的重视。拉曼测量的是什么？MidIRStokesRamanRayleighAnti-StokesRamanFluorescence红外斯托克斯拉曼瑞利散射反斯托克斯拉曼荧光RealStates真实能级VirtualState虚能级VibrationalStates振动能级iGroundState基级光散射-瑞利散射•散射光中，弹性(瑞利)散射占主导•前…后…入射光散射光分子分子•散射光与入射光有相同的频率emissionexcit

3、ation光散射-拉曼•散射光中的1010光子之一是非弹性散射（拉曼）•前…后…入射光散射光分子分子振动•光损失能量，使分子振动emissionexcitationexcit.-vib.拉曼光谱的优点和特点Ÿ对样品无接触，无损伤；Ÿ样品无需制备；Ÿ快速分析，鉴别各种材料的特性与结构；Ÿ能适合黑色和含水样品；Ÿ高、低温及高压条件下测量；Ÿ光谱成像快速、简便，分辨率高；Ÿ仪器稳固，体积适中，Ÿ维护成本低，使用简单。为何使用显微拉曼Highspatialresolution:高空间分辨率(对包裹体,金刚石压砧中的样品等尤其有用)Non-destructiveanalysis:无

4、损分析Almostnosamplepreparation:几乎不用样品制备Verysmallamountofsample:微所须样品量少Characteristicvibrationalspectrum:指纹性振动谱InformationobtainedfromRamanspectroscopy拉曼光谱的信息characteristiccompositionRamanofmateriale.g.MoS2,MoO3frequencies物质的组成拉曼频率的确认changesinstress/straine.g.Si10cm-1shiftfrequencyofState张力/应力p

5、er%strainRamanpeak拉曼峰位的变化parallelpolarizationofcrystalsymmetryande.g.orientationofCVDRamanpeakorientationdiamondgrainsperpendicular拉曼偏振晶体对称性和取向widthofqualityofcrystale.g.amountofplasticRamanpeak晶体质量deformation拉曼峰宽intensityofamountofmateriale.g.thicknessofRamanpeak物质总量transparentcoating拉曼峰强度拉

6、曼光谱的特点和主要困难•拉曼散射信号弱（比荧光光谱平均小2－3数量级）。•激光激发强。•拉曼信号频率离激光频率很近。•激光瑞利散射比拉曼信号强1010－1014，对拉曼信号干扰很大。•拉曼光谱仪器的设计，必须能排除瑞利散射光，并具有高灵敏度（体现在弱信号检测的高信噪比），才能有效地收集拉曼谱。Renishaw拉曼光谱仪的优势:高灵敏度优势1.高灵敏度：Ÿ灵敏度远高于其它同类拉曼谱仪检验标准：硅三阶峰（约在1440cm-1）的信噪比≧10:1，检测条件为：激光输出功率20mW，波长514.5nm，狭缝宽度50微米，曝光时间60秒，累加次数5次，binning为1或2，光栅为180

7、0刻线。显微镜头为X50常规镜头。高灵敏度在RenishawinVia拉曼光谱仪上测得的硅的三阶与四阶声子模的拉曼峰。applyinnovation高灵敏度雷尼绍拉曼光谱仪光路结构示意图双瑞利滤光狭缝光栅显微镜片CCD检测器样品扩束器激光高稳定性、重复性优势2.高稳定性、高重复性稳定性、重复性标志一台仪器的质量-保证了数据的可靠性及重复性-是检测光谱微小变化的关键性能，如材料的应力、应变引起的波数位移高稳定性、高重复性•雷尼绍拉曼光谱仪的传动部件使用了世界领先的RG2线形和圆形编码器，克服了