拉曼光谱、红外光谱、XPS的原理及应用.doc

拉曼光谱的原理及应用拉曼光谱由于近几年来以下几项技术的集中发展而有了更广泛的应用。这些技术是: CC D 检测系统在近红外区域的高灵敏性, 体积小而功率大的二极管激光器, 与激发激光及信号过滤整合的光纤探头。这些产品连同高口径短焦距的分光光度计, 提供了低荧光本底而高质量的拉曼光谱以及体积小、容易使用的拉曼光谱仪。(一)含义光照射到物质上发生弹性散射和非弹性散射. 弹性散射的散射光是与激发光波长相同的成分. 非弹性散射的散射光有比激发光波长长的和短的成分, 统称为拉曼效应当用波长比试样粒径小得多的单色光照射气体、液体或透明试样时, 大部分的光会按原来的方向透射,而一小部分则按不同的角度散射开来,产生散射光。在垂直方向观察时,除了与原入射光有相同频率的瑞利散射外, 还有一系列对称分布着若干条很弱的与入射光频率发生位移的拉曼谱线, 这种现象称为拉曼效应。由于拉曼谱线的数目, 位移的大小, 谱线的长度直接与试样分子振动或转动能级有关。因此, 与红外吸收光谱类似, 对拉曼光谱的研究, 也可以得到有关分子振动或转动的信息。目前拉曼光谱分析技术已广泛应用于物质的鉴定, 分子结构的研究谱线特征(二)拉曼散射光谱具有以下明显的特征: a. 拉曼散射谱线的波数虽然随入射光的波数而不同, 但对同一样品, 同一拉曼谱线的位移与入射光的波长无关, 只和样品的振动转动能级有关; b. 在以波数为变量的拉曼光谱图上,斯托克斯线和反斯托克斯线对称地分布在瑞利散射线两侧, 这是由于在上述两种情况下分别相应于得到或失去了一个振动量子的能量。 c. 一般情况下,斯托克斯线比反斯托克斯线的强度大。这是由于 Boltzmann 分布,处于振动基态上的粒子数远大于处于振动激发态上的粒子数。(三)拉曼光谱技术的优越性提供快速、简单、可重复、且更重要的是无损伤的定性定量分析, 它无需样品准备, 样品可直接通过光纤探头或者通过玻璃、石英、和光纤测量。此外 1 由于水的拉曼散射很微弱,拉曼光谱是研究水溶液中的生物样品和化学化合物的理想工具。 2 拉曼一次可以同时覆盖 50-4000 波数的区间,可对有机物及无机物进行分析。相反,若让红外光谱覆盖相同的区间则必须改变光栅、光束分离器、滤波器和检测器 3 拉曼光谱谱峰清晰尖锐, 更适合定量研究、数据库搜索、以及运用差异分析进行定性研究。在化学结构分析中,独立的拉曼区间的强度可以和功能集团的数量相关。 4 因为激光束的直径在它的聚焦部位通常只有 -2 毫米, 常规拉曼光谱只需要少量的样品就可以得到。这是拉曼光谱相对常规红外光谱一个很大的优势。而且, 拉曼显微镜物镜可将激光束进一步聚焦至 20 微米甚至更小,可分析更小面积的样品。 5 共振拉曼效应可以用来有选择性地增强大生物分子特个发色基团的振动, 这些发色基团的拉曼光强能被选择性地增强 1000 到 10000 倍。(四)几种重要的拉曼光谱分析技术 1 、单道检测的拉曼光谱分析技术 2 、D 为代表的多通道探测器用于拉曼光谱的检测仪的分析技术 3 、采用傅立叶变换技术的 FT-Raman 光谱分析技术 4 、共振拉曼光谱分析技术 5 、表面增强拉曼效应分析技术(五) 拉曼频移,拉曼光谱与分子极化率的关系 1 、拉曼频移:散射光频与激发光频之差,取决于分子振动能级的改变,所以它是特征的, 与入射光的波