張家口bruker傅立葉拉曼結構的行業須知「泰科施普」

拉曼光譜儀的工作原理

當一束頻率為v0的單色光照射到樣品上后，分子可以使入射光發生散射。大部分光只是改變光的傳播方向，從而發生散射，而穿過分子的透射光的頻率，仍與入射光的頻率相同，這時，稱這種散射稱為瑞利散射；還有一種散射光，它約占總散射光強度的 10^-6～10^-10，該散射光不僅傳播方向發生了改變，而且該散射光的頻率也發生了改變，從而不同于激發光（入射光）的頻率，因此稱該散射光為拉曼散射。在拉曼散射中，散射光頻率相對入射光頻率減少的，稱之為斯托克斯散射，因此相反的情況，頻率增加的散射，稱為反斯托克斯散射，斯托克斯散射通常要比反斯托克斯散射強得多，拉曼光譜儀通常大多測定的是斯托克斯散射，也統稱為拉曼散射。散射光與入射光之間的頻率差v稱為拉曼位移，拉曼位移與入射光頻率無關，它只與散射分子本身的結構有關。拉曼散射是由于分子極化率的改變而產生的（電子云發生變化）。拉曼位移取決于分子振動能級的變化，不同化學鍵或基團有特征的分子振動，ΔE反映了特定能級的變化，因此與之對應的拉曼位移也是特征的。這是拉曼光譜可以作為分子結構定性分析的依據。

先了解一下激光拉曼光譜

拉曼光譜法是研究化合物分子受光照射后所產生的散射，散射光與入射光能級差和化合物振動頻率、轉動頻率的關系的分析方法。

與紅外光譜類似，拉曼光譜是一種振動光譜技術。所不同的是，前者與分子振動時偶極矩變化相關，而拉曼效應則是分子極化率改變的結果，被測量的是非彈性的散射輻。

一定波長的電磁波作用于被研究物質的分子，引起分子相應能級的躍遷，產生分子吸收光譜。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，故稱紫外－可見光譜。

電子能級躍遷的同時伴有振動能級和轉動能級的躍遷。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動能級的躍遷。拉曼散射光譜是分子的振動－轉動光譜。用遠紅外光波照射分子時，只會引起分子中轉動能級的躍遷，得到純轉動光譜。

拉曼光譜的優點在于它的快速，準確，測量時通常不破壞樣品（固體，半固體，液體或氣體），樣品制備簡單甚至不需樣品制備。譜帶信號通常處在可見或近紅外光范圍，可以有效地和光纖聯用。

這也意味著譜帶信號可以從包封在任何對激光透明的介質，如玻璃，塑料內，或將樣品溶于水中獲得。現代拉曼光譜儀使用簡單，分析速度快（幾秒到幾分鐘），性能很可靠。因此，拉曼光譜與其他分析技術聯用比其他光譜聯用技術從某種意義上說更加簡便（可以使用單變量和多變量方法以及校準。

為什么我得到的光譜中總是有隨機的、尖銳的譜線？

這些譜線一般被認為是宇宙射線。宇宙中的高能粒子輻照在CCD探測器上會導致電子的產生進而被相機解釋為光的信號。宇宙射線在時間和產生的光譜位移上完全是隨機的，它們有很大的強度、類似發射譜線、半高寬較小(<1.5m-1)。為確認宇宙射線的存在，你可馬上重新掃描光譜會發現峰的消失。如果譜線依然存在，則很有可能是室內光線的干擾，可參見Q3問題的解答。

宇宙射線隨著掃描曝光時間的增加出現的概率會增加，因此當你長時間掃描一個光譜時，必須避免宇宙射線在光譜中的出現，這可以通過軟件中宇宙射線去除能完成。這是一些軟件中包含的實驗設置功能，當使用時，將在同一樣品位置掃描三次（相當于積分三次），軟件將比較這三次掃描獲得的光譜并去除沒有在所有光譜中出現的尖銳峰。

為什么測試時一些光譜給出十分強的背景信號，而這些信號湮蓋了拉曼信號？

一些發熒光或磷光的樣品在測量時會給出非常高的背景光譜。令人遺憾的是這些是樣品材料的本征性質，是激光輻照下無法避免的結果，而且通常情況下熒光比拉曼信號更強。盡管這樣，我們仍可采取一些措施減少或減輕熒光副作用。

猝滅：一些樣品可采用測試前將激光輻照在表面一段時間對熒光進行猝滅以減小熒光光譜的背景增強拉曼信號。猝滅的時間根據樣品不同可從幾分鐘到幾小時。值得注意的是：猝滅效應是呈指數衰減的，一開始就可觀察到。

共焦模式：采用共焦模式測量強光下輻照的小體積樣品時熒光將會大大降低。該法也同樣適合有熒光襯底的樣品，例如被熒光物質基體包裹的樣品。

改變激發激光的波長：有時改變波長是僅有可行的避免熒光干擾的方法。

如果拉曼實驗室里有太多的室內光源比如熒光、白熾燈或日光燈等，這會在測試光譜上出現不必要的背景信號。因此在測試的時候應將室內光關閉或降到很小或用遮光罩將樣品臺罩住以避免外界的雜散光進入光譜儀。