拉曼分析测试技术ppt.pptx

拉曼光谱分析测试技术1目录1、拉曼散射效应的发展历程2、拉曼散射的基本原理3、拉曼光谱图及其主要参数4、拉曼光谱仪15、拉曼光谱分析应用6、结论21928年,印度科学家拉曼()l4光谱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拉曼效应。1、拉曼散射效应的发展历程图1-1印度科学家拉曼图1-2早期的拉曼散射检测设备234320世纪40年代,红外吸收光谱术迅速发展普及,拉曼光谱术一度成为受到限制的特殊技术;20世纪60年代,PMT记录光谱、激光光源的引入,促使了拉曼光谱术的应用;20世纪70年代,纤维拉曼光谱术已能对1μm2的小面积和1μm3小体积做分子振动的分析,观察到对拉曼散射做出贡献的试样小球的形貌;20世纪80年代,纤维光学探针的引入,实现对远距离拉曼仪的试样进行测试;过去几十年来最重要的进展,D检测器的引用,拉曼光谱的测试更加快速和准确。laserscatter≠laser瑞利散射2-1什么是拉曼散射scatter=laser拉曼散射散射光弹性散射(频率不发生改变-瑞利散射)非弹性散射(频率发生改变-拉曼散射)2、拉曼散射的基本原理4图2-1激光照射到样品后的散射图5瑞利散射:弹性碰撞;无能量交换,仅改变方向;拉曼散射:非弹性碰撞;方向改变且有能量交换;图2-2瑞利散射能级跃迁图2-3拉曼散射能级跃迁hE0E1V=1V=0h0h0h0h0+E1+h0E0+h0h(0-)激发虚态56拉曼散射的两种跃迁能量差:E=h(0-)产生斯托克斯线;强;基态分子多;E=h(0+)产生反斯托克斯线;弱;激发态分子少;h(0+)E0E1V=1V=0E1+h0E2+h0hh0h(0-)2-2拉曼散射的两种能量跃迁形式6图2-4拉曼散射的两种能级跃迁图73、l4的拉曼光谱图为例,从图3-1中可见,拉曼光谱的横坐标为拉曼位移,以波数表示,纵坐标为拉曼光强。由于拉曼位移与激发光无关,一般仅用斯托克斯位移部分。对发荧光的分子,有时用反斯托克斯位移。图3-1CCl4的拉曼光谱图3-1Cl4的拉曼光谱图7893-2拉曼参数拉曼频移:即拉曼位移,一般用斯托克斯位移表示,对不同物质不同,对同一物质,与入射光频率无关;它是表征分子振-转能级的特征物理量,同时也是定性与结构分析的依据。拉曼散射的偏振:光电场作用于电子云的力是位于垂直于光传播方向的平面上。平面上该力的方向可用一个矢量来表示,矢量的振幅在正负值之间正弦振荡。矢量所指的方向叫做光的偏振方向。8图3-2样品分子对激光的散射和去偏振示意图10拉曼峰的强度:拉曼散射强度IR可用下式表达:所以,拉曼散射强度正比于被激发光照明的分子数。这是应用拉曼光谱术进行定量分析的基础。拉曼散射强度也正比于入射光强度和(v0-v)4。IL-激发光强度;N-散射分子数v-分子振动频率;v0-激光频率μ-振动原子的折合质量;α‘a-极化率张量的平均值不变量;γ’a-极化率张量的有向性不变量9