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什么是拉曼光譜學(xué)?拉曼光譜有哪些應(yīng)用?

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拉曼光譜學(xué)是用來研究晶格及分子的振動(dòng)模式、旋轉(zhuǎn)模式和在一系統(tǒng)里的其他低頻模式的一種分光技術(shù)。拉曼散射為一非彈性散射,通常用來做激發(fā)的激光范圍為可見光、近紅外光或者在近紫外光范圍附近。激光與系統(tǒng)聲子做相互作用,導(dǎo)致最后光子能量增加或減少,而由這些能量的變化可得知聲子模式。這和紅外光吸收光譜的基本原理相似,但兩者所得到的數(shù)據(jù)結(jié)果是互補(bǔ)的。

通常,一個(gè)樣品被一束激光照射,照射光點(diǎn)被透鏡所聚焦且通過分光儀分光。波長靠近激光的波長時(shí)為彈性瑞利散射。

自發(fā)性的拉曼散射是非常微弱的,并且很難去分開強(qiáng)度相對于拉曼散射高的瑞利散射,使得得到的結(jié)果是光譜微弱,導(dǎo)致測定困難。歷史上,拉曼分光儀利用多個(gè)光柵去達(dá)到高度的分光,去除激光,而可得到能量的微小差異。過去,光電倍增管被選擇為拉曼散射訊號(hào)的偵測計(jì),其需要很久的時(shí)間才能得到結(jié)果。而現(xiàn)今的技術(shù),帶阻濾波器 (notch filters) 可有效地去除激光且光譜儀或傅里葉變換光譜儀和電荷耦合元件 (CCD) 偵測計(jì)的進(jìn)步,在科學(xué)研究中,利用拉曼光譜研究材料特性越來越廣泛。
 
有很多種的拉曼光譜分析,例如表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)、針尖增強(qiáng)拉曼效應(yīng)、偏極拉曼光譜等。
拉曼光譜的工作原理
拉曼光譜學(xué)的應(yīng)用
 
拉曼光譜學(xué)在化學(xué)領(lǐng)域廣泛被運(yùn)用,是因?yàn)榛瘜W(xué)鍵以及對稱分子都其特殊振動(dòng)的光譜信息,因此提供作為分子鑒別時(shí)的重要特征。例如,SiO, Si2O2, 和Si3O3的振動(dòng)頻率是可被鑒別出來的,并列為紅外線光譜學(xué)以及拉曼光譜學(xué)配位分析的基礎(chǔ)。有機(jī)分子的特殊(波數(shù))范圍在500-2000/厘米。另外一方面,光譜學(xué)配位分析技術(shù)也被運(yùn)用到化學(xué)鍵結(jié)研究上,例如,在基質(zhì)中加入酵素。
 
拉曼氣體檢測儀有許多實(shí)際的應(yīng)用。例如,醫(yī)學(xué)上麻醉藥發(fā)揮效用的真正時(shí)間和手術(shù)中混合呼吸的氣體真正的時(shí)間。
 
自發(fā)性的拉曼光譜學(xué)在固態(tài)物理中常被運(yùn)用,如原料特性、量測溫度和找尋樣品的crystallographic方位。例如,一組固態(tài)物質(zhì)的特殊聲子模式提供實(shí)驗(yàn)者能很快的辨識(shí)出單晶。另外,拉曼光譜學(xué)可以監(jiān)測固態(tài)的低頻激發(fā),例如等離子體、磁振子和超導(dǎo)氣體的激發(fā)。拉曼信號(hào),提供聲子模式中,Stokes(低頻轉(zhuǎn)換)強(qiáng)度和 anti-Stokes(高頻)強(qiáng)度的比值的信息。
 
拉曼散射經(jīng)由非等向性的晶體所產(chǎn)生,提供確定晶體方向性的信息。拉曼光線的極化依賴晶體及激光的極化,如果晶體結(jié)構(gòu)(尤其是,晶體結(jié)構(gòu)的點(diǎn)群)已經(jīng)知道,就可以用來找到晶體的方向。
 
 
常見應(yīng)用一覽
  • 工業(yè)氣體成分檢測
  • 晶體材料研究
  • 寶石學(xué)中的用于鑒定寶石成分及真?zhèn)?/li>
  • 在II-VI族,III-V族化合物半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用
  • 在碳材料學(xué)中的應(yīng)用
  • 活體拉曼光譜學(xué)用于腫瘤組織診斷
  • 醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用
  • 低頻拉曼光譜和生物分子動(dòng)力學(xué)
  • 拉曼和表面增強(qiáng)拉曼在刑偵學(xué)中的應(yīng)用
  • 在有機(jī)纖維和薄膜中的應(yīng)用
  • 在催化劑方面的應(yīng)用
  • 拉曼光譜和紅外吸收在中世紀(jì)顏料(古畫鑒定)方面的應(yīng)用
  • 拉曼光譜用于離子-離子反應(yīng)監(jiān)測
  • 在水生系統(tǒng)環(huán)境應(yīng)用中的作用

 

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