拉曼光譜的原理及其應用

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家C.V.拉曼(Raman)所發(fā)現的拉曼散射效應，對與入射光頻率不同的散射光譜進行分析以得到分子振動、轉動方面信息，并應用于分子結構研究的一種分析方法。

拉曼是一種光散射技術，光照射到物質上發(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，統稱為拉曼效應。

關于振動的配位，分子極化電位的改變或稱電子云的改變量，是分子拉曼效應必定的結果。極化率的變化量將決定拉曼散射強度。該模式頻率的改變是由樣品的旋轉和振動狀態(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、拉曼光譜的應用

拉曼光譜儀是一種光譜分析儀器，廣泛應用于多個領域。以下是一些主要的應用領域：

1、化學和物理研究

拉曼光譜可以提供物質的結構信息，適用于化學、物理等學科的研究。

在催化化學中，拉曼光譜用于研究催化劑及其表面物種的結構，以及催化劑制備過程的實時研究。

在高分子材料領域，拉曼光譜用于分析聚合物材料的結構，如分子結構、立體規(guī)整性、結晶與去向等。

2、藝術和文化遺產鑒定

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、應用于藝術品真?zhèn)蔚蔫b定，如寶石的鑒別。

4、刑偵和地質領域

在刑偵中，拉曼光譜用于分析犯罪現場的物證。

在地質學中，拉曼光譜用于分析礦物的成分和結構。

5、生命科學

拉曼光譜可用于生物大分子如蛋白質、核酸的結構分析。

在醫(yī)學診斷中，拉曼光譜可以用于檢測細胞內特定分子的濃度變化。

6、其他領域

拉曼光譜技術也應用于QC領域，提供快速、簡單的無損定性定量分析。

在碳材料、半導體等領域，拉曼光譜用于原位分析，提供材料的結構信息。

審核編輯 黃宇