激光拉曼光谱介绍课件.ppt

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1、激光拉曼光谱&共聚焦显微拉曼光谱仪激光拉曼光谱&共聚焦显微拉曼光谱仪武汉大学测试中心2012.12—2013.01激光拉曼光谱（RS）@仪器分析实验光散射现象为什么晴朗的天空呈现蓝色？朝霞和晚霞呢？拉曼光谱的发现印度拉曼研究院C.V.Raman是印度一位伟大的物理学家，他因为在光散射工作和发现拉曼效应而获得诺贝尔奖，当时他是亚洲第一位获此殊荣的科学家，他同时也作了有关声学、光学、结晶动态学、颜色和它们在感知上的研究。拉曼光谱的发现研究太阳光对苯的散射现象时的“意外”发现第一台拉曼光谱仪的简易光路构型拉曼光谱的基本原理高频低频斯托克斯线和反斯托克斯线对称地分布于瑞利

2、线的两侧，这是由于在上述两种情况下分别相应于得到或失去了一个振动量子的能量。反斯托克斯线的强度远小于斯托克斯线的强度，这是由于Boltzmann分布，处于振动基态上的粒子数远大于处于振动激发态上的粒子数。拉曼光谱的基本原理RamanspectrumofCCl4拉曼光谱的基本原理拉曼光谱的基本原理拉曼光谱的基本原理Avoidanceoffluorescence:background-freeRamanspectra红外拉曼分子振动谱吸收，发展较早平衡位置附近偶极矩变化不为零与拉曼光谱互补实验仪器是以干涉仪为色散元件测试在中远红外进行，不受荧光干扰低波数（远红外）困难

3、微区测试较难，光斑尺寸约10微米，空间分辨率差红外探测器须噪声高，液氮冷却，且灵敏度较低多数须制备样品水对红外光的吸收分子振动谱散射，自激光后才发展平衡位置附近极化率变化不为零与红外光谱互补实验仪器是以光栅为色散元件测试在可见波段进行，有时受样品荧光干扰，可采用近红外激发低波数没有问题共焦显微微区测试，光斑尺寸可小到1微米，空间分辨率好CCD探测器噪声低，热电冷却，灵敏度高无须制备样品，且可远距离测试没有水对红外光吸收的干扰散射信号量的总计算公式拉曼～10-30cm2/分子红外～10-20cm2/分子荧光～10-16cm2/分子拉曼光谱的基本原理灵敏度低I入射=(

4、103-105)I瑞利I瑞利=(103-106)I拉曼分子与光子作用截面（Cross-Section)拉曼光谱的优点和特点对样品无接触，无损伤；样品无需制备；快速分析，鉴别各种材料的特性与结构；显微拉曼所须样品量少，且适用样品微区（1微米以下光斑）高空间分辨率(对包裹体,金刚石压砧中的样品等尤其有用)，能适合黑色和含水样品；高、低温及高压条件下测量；光谱成像快速、简便，分辨率高；仪器稳固，体积适中，维护成本低，使用简单。拉曼光谱的优缺点优点:可以得到高光谱分辨的谱图不受溶剂水的影响可以方便的改变激发光的波长缺点:灵敏度低(表面吸附物种)1incidentphoto

5、n,10-6~-10共振拉曼光谱RRS激光共振拉曼光谱（RRS）产生激光频率与待测分子的某个电子吸收峰接近或重合时，这一分子的某个或几个特征拉曼谱带强度可达到正常拉曼谱带的102～106倍，并观察到正常拉曼效应中难以出现的，其强度可与基频相比拟的泛音及组合振动光谱。与正常拉曼光谱相比，共振拉曼光谱灵敏提高，可用于低浓度和微量样品检测，特别适用于生物大分子样品检测。表面增强拉曼光谱SERS当一些分子被吸附到某粗糙金属，如金、银、铜的表面时，它们的拉曼光谱强度会增加104～106倍，这种不寻常的现象被称为表面增强拉曼散射效应，简称表面增强拉曼光谱（SERS）。由于SE

6、RS有很高的灵敏度，能检测吸附在金属表面的单分子层和亚单分子层的分子，又能给出表面分子的结构信息，因此它是一种表面研究的有效技术。SERS效应只在少数基体表面能观察到，其中银、金、铜被广泛做为SERS的金属基体，它们能显示出很大的增强效应。镍、铝等少数金属也能显示出一定的增强作用，但增强因子小。金属表面必须被粗糙化一定程度才能显示出SERS效应。实验还表明，SERS强度与激发光频率、入射角、吸附分子在金属基体表面的覆盖度、分子离基体表面的距离等有关。SERS的生物医学应用LabelimagingLabel-freeimagingHomogeneousassaysH

7、ighlyselective(multiplex)HighlysensitiveSimpledetectionprocessLimitedselectivityPooruniversalityLimitedsensitivityUnsatisfactorybiocompatibilityPoorspectral/physicalstabilityDifficultmodificationHighspatialresolutionAbundantchemicalinformationLackingstandarddatabasePoorspectralstabili

8、tyFro