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激光拉曼光谱的原理及优点

   日期:2013-02-19     来源:中国测控网    
 拉曼光谱法是研究化合物分子受光照射后所产生的散射,散射光与入射光能级差和化合物振动频率、转动频率的关系的分析方法。 与红外光谱类似,拉曼光谱是一种振动光谱技术。所不同的是,前者与分子振动时偶极矩变化相关,而拉曼效应则是分子极化率改变的结果,被测量的是非弹性的散射辐。

原理

拉曼光谱通常采用激光作为单色光源,将样品分子激发到某一虚态,随后受激分子弛豫跃迁到一个与基态不同的振动能级,此时,散射辐射的频率将与入射频率不同。这种频率变化与基态和终态的振动能级差相当。这种“非弹性散射”光就称之为拉曼散射。频率不变的散射称为弹性散射,即所谓瑞利散射。如果产生的拉曼散射频率低于入射频率,则称之为斯托克散射。反之,则称之为反斯托克散。

优点

拉曼光谱的优点在于它的快速,准确,测量时通常不破坏样品(固体,半固体,液体或气体),样品制备简单甚至不需样品制备。谱带信号通常处在可见或近红外光范围,可以有效地和光纤联用。这也意味着谱带信号可以从包封在任何对激光透明的介质,如玻璃,塑料内,或将样品溶于水中获得。现代拉曼光谱仪使用简单,分析速度快(几秒到几分钟),性能可靠。因此,拉曼光谱与其他分析技术联用比其他光谱联用技术从某种意义上说更加简便(可以使用单变量和多变量方法以及校准。

特殊拉曼光谱

除常规的拉曼光谱外,还有一些较为特殊的拉曼技术。它们是共振拉曼,表面增强拉曼光谱, 拉曼旋光,相关-反斯托克拉曼光谱,拉曼增益或减失光谱以及超拉曼光谱等。其中,在药物分析应用相对较多的是共振拉曼和表面增强拉曼光谱法。

(1)共振拉曼光谱法

当激光频率接近或等于分子的电子跃迁频率时,可引起强列的吸收或共振,导致分子的某些拉曼谱带强度急剧增强数百万倍,这就是共振拉曼效应。

(2)表面增强拉曼光谱(SERS)

SERS现象主要由金属表面基质受激而使局部电磁场增强所引起。效应的强弱取决于与光波长相对应的表面粗糙度大小,以及和波长相关的复杂的金属电介质作用的程度。

 
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