拉曼光譜

拉曼光譜（Raman spectra），是一種散射光譜。拉曼光譜分析法是基于印度科學(xué)家C.V.拉曼（Raman）所發(fā)現(xiàn)的拉曼散射效應(yīng)，對與入射光頻率不同的散射光譜進(jìn)行分析以得到分子振動、轉(zhuǎn)動方面信息，并應(yīng)用于分子結(jié)構(gòu)研究的一種分析方法。最常用的紅外及拉曼光譜區(qū)域波長是2.5~25μm。（中紅外區(qū)）

一、分子能級與分子光譜

分子運(yùn)動包括整體的平動、轉(zhuǎn)動、振動及電子的運(yùn)動。分子總能量可近似為這些運(yùn)動的能量之和，分別是分子的平動能、振動能、轉(zhuǎn)動能和電子運(yùn)動能。分子光譜產(chǎn)生于分子內(nèi)部運(yùn)動狀態(tài)的改變。一定波長的電磁波作用于分子，引起分子相應(yīng)能級的躍遷，產(chǎn)生分子吸收光譜。引起分子電子能級躍遷的光譜稱電子吸收光譜，其波長位于紫外-可見光區(qū)，故稱紫外－可見光譜。電子能級躍遷伴有振動能級和轉(zhuǎn)動能級的躍遷，引起分子振動能級躍遷的光譜稱振動光譜，振動能級躍遷的同時伴有轉(zhuǎn)動能級的躍遷。紅外吸收和拉曼散射光譜是分子的振動－轉(zhuǎn)動光譜。用遠(yuǎn)紅外光波照射分子時，只會引起分子中轉(zhuǎn)動能級的躍遷，得到純轉(zhuǎn)動光譜。

二、拉曼散射

拉曼散射是分子對光子的一種非彈性散射效應(yīng)。當(dāng)用一定頻率的激發(fā)光照射分子時，會發(fā)生彈性散射和非彈性散射，彈性散射指的是和入射光頻率相等的散射光，只有分子和光子間的碰撞為彈性碰撞，沒有能量交換時，才會出現(xiàn)這種散射。該散射稱為瑞利散射。非彈性散射的散射光有著比激發(fā)光波長長和短的部分，這一部分散射光的頻率和激發(fā)光的頻率不等，這種散射成為拉曼散射。Raman散射的幾率極小，最強(qiáng)的Raman散射也僅占整個散射光的千分之幾，而最弱的甚至小于萬分之一。拉曼散射譜線的波數(shù)雖然隨著入射光的波數(shù)而不同，但是對于同一樣品，同一拉曼譜線的位移與入射光的波長無關(guān)，只和樣品的振動和轉(zhuǎn)動能及有關(guān)。

三、激光拉曼的組成

激光拉曼光譜儀主要包括光源、外光路系統(tǒng)、單色系統(tǒng)和探測記錄系統(tǒng)四大部分。下圖為激光拉曼光譜示意圖：

（1）光源

  常用于線性拉曼光譜的光源有氬、氪等激光器以及可調(diào)染料激光器。

（2）外光路系統(tǒng)

外光路系統(tǒng)的作用是得到最佳照明，最大限度的收集拉曼散射光。

（3）單色器

單色器就是分光系統(tǒng)，它是拉曼光譜儀的核心部分，主要作用是把拉曼散射光分光并減弱雜散光。

（4）探測系統(tǒng)

激光拉曼光譜儀的探測為光電倍增管。用不同波長激發(fā)，拉曼散射譜線落在不同的光譜區(qū)，因此應(yīng)該選取合適的光電倍增管，以保證在整個拉曼光譜范圍內(nèi)譜帶強(qiáng)度的真實(shí)性。

四、拉曼光譜技術(shù)優(yōu)越性

提供快速簡單、可重復(fù)、且最重要的是無損的定性定量分析。是研究水溶液中的生物樣品和化合物的理想工具；同時，由于拉曼可以覆蓋50-4000波數(shù)的區(qū)間，這一有利條件可以對有機(jī)物以及無機(jī)物進(jìn)行分析。