拉曼光譜的原理及其應(yīng)用

一、拉曼光譜的原理

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(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)方面信息，并應(yīng)用于分子結(jié)構(gòu)研究的一種分析方法。

拉曼是一種光散射技術(shù)，光照射到物質(zhì)上發(fā)生彈性散射和非彈性散射。彈性散射的散射光是與激發(fā)光波長相同的成分，非彈性散射的散射光有比激發(fā)光波長長的和短的成分，統(tǒng)稱為拉曼效應(yīng)。

關(guān)于振動(dòng)的配位，分子極化電位的改變或稱電子云的改變量，是分子拉曼效應(yīng)必定的結(jié)果。極化率的變化量將決定拉曼散射強(qiáng)度。該模式頻率的改變是由樣品的旋轉(zhuǎn)和振動(dòng)狀態(tài)決定。

1.Rayleigh散射：彈性碰撞；無能量交換，僅改變方向；

2.Raman散射：非彈性碰撞；方向改變且有能量交換；

二、拉曼光譜的應(yīng)用

拉曼光譜儀是一種光譜分析儀器，廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。以下是一些主要的應(yīng)用領(lǐng)域：

1.化學(xué)和物理研究

拉曼光譜可以提供物質(zhì)的結(jié)構(gòu)信息，適用于化學(xué)、物理等學(xué)科的研究。

在催化化學(xué)中，拉曼光譜用于研究催化劑及其表面物種的結(jié)構(gòu)，以及催化劑制備過程的實(shí)時(shí)研究。

在高分子材料領(lǐng)域，拉曼光譜用于分析聚合物材料的結(jié)構(gòu)，如分子結(jié)構(gòu)、立體規(guī)整性、結(jié)晶與去向等。

2.藝術(shù)和文化遺產(chǎn)鑒定

拉曼光譜用于鑒定紡織文物中的紅色染料如紅花素和黃色染料如槐米染料。

3.應(yīng)用于藝術(shù)品真?zhèn)蔚蔫b定，如寶石的鑒別。

4.刑偵和地質(zhì)領(lǐng)域

在刑偵中，拉曼光譜用于分析犯罪現(xiàn)場的物證。

在地質(zhì)學(xué)中，拉曼光譜用于分析礦物的成分和結(jié)構(gòu)。

5、生命科學(xué)

拉曼光譜可用于生物大分子如蛋白質(zhì)、核酸的結(jié)構(gòu)分析。

在醫(yī)學(xué)診斷中，拉曼光譜可以用于檢測細(xì)胞內(nèi)特定分子的濃度變化。

6.其他領(lǐng)域

拉曼光譜技術(shù)也應(yīng)用于QC領(lǐng)域，提供快速、簡單的無損定性定量分析。

在碳材料、半導(dǎo)體等領(lǐng)域，拉曼光譜用于原位分析，提供材料的結(jié)構(gòu)信息。