合肥学院：激光共聚焦显微拉曼光谱仪（PPT讲稿，陈仕云）

激光共聚焦显微拉曼光谱仪 分析测试中心 陈仕云

激光共聚焦显微拉曼光谱仪 分析测试中心 陈仕云

一、拉曼光谱基本原理 principle of Raman spectroscopy 二、拉曼光谱的应用 applications of Raman spectroscopy 三、激光拉曼光谱仪 laser Raman spectroscopy

拉曼散射效应的进展: 拉要散射效应是印度物理学家拉曼( C.V. Raman)于1928年首次发 现的,本人也因此荣获1930年的诺贝尔物理学奖。 19281940年,受到广泛的重视,曾是研究分子结构的主要手段 这是因为可见光分光技术和照相感光技术已经发展起来的缘故; 1940~1960年,拉曼光谱的地位一落千丈。主要是因为拉曼效应太 用 商品化更使拉曼光谱的应 度衰落 1960年以后,激光技术的发展使拉曼技术得以复兴。由于激光束的 高亮度、方向性和 优点,成为拉要光谱的理想光源。随探测 进和对被测 等客个领域拉曼光谱得 影到李 的隆低目来越受研克者的重视。 物理 药、工 的应用

吴大猷先生 1935年在北大完成了第一篇关于拉曼散射 的论文‘四氯乙烯拉曼线的退极化′(《中 国化学学会会志》第四卷),也是该领域囝 内的第一篇论文。 1939年他在西南联大完成了专著《多原 子分子的振动谱和结构》,是自拉曼获诺 贝尔奖以来,第一部全面总结分子拉曼光 谱研究成果的经典著作

昆先生 1954年在英国出版与波恩合著的名著 晶格动力学理论》,成为声子物理和拉 曼散射的经典理论著作。 198建立起超晶格拉曼散射理论 2002年获国家科技奖

样品池 散射光 光谱仪 入射光 图7-38观察拉曼效应的装置示意图

激光拉曼光谱-基本原理 光的瑞利散射 一个频率为v的单色光,当它不能被照射的物体 吸收时,大部分光将沿入射光束通过样品,在约 1/105~1/106有强度的光被散射到各个方向。并 在与入射方向垂直的方向,可以观察到这种散射 ●瑞利散射为光与样品分子间的弹性碰撞,光子的 能量或频率不变,只改变了光子运动的方向。 ●散射光的强度与散射方向有关,且与入射频率的 四次方成正比

虚能级 第一激发态 △E 基态Eo 瑞利散射 斯托克斯 反斯托克 散射 斯散射 周?3-分子振动能级的变化与散射类型的关系

处于基态的分子与光子发生非弹性碰撞,获得 能量到激发态,得到的散射光为斯托克斯线。 如果分子处于激发态,与光子发生非弹性碰撞 就会释放能量而回到基态,光子获得能量,得 到的散射光为反斯托克斯线

拉曼效应 拉曼效应为光子与样品中分子的非弹性碰撞,即光子与分子相互作用中 有能量的交换。 入射光子的能量为加v当与分子碰撞后,可能出现两种情况: ●第一种是分子处于基态振动能级,与光子碰撞后,分子从入射光子获取 确定的能量ⅳv;达到较高的能级。则散射光子的能量变为h(v-v1)= hv,频率降低至v-v。形成能量为h(v-v1)、频率为v-v的谱线。 ●另一种是分子处于激发态振动能级,与光子碰撞后,分子跃迁回基态而 将从确定的能量加v,传给光子。则散射光子的能量变为h(v+v)=mv 频率增加至v+v,。形成能量为h(v+v)、频率为v+v的谱线。 ●两种情况,散射光子的频率发生变化了,减小或增加了,称为拉曼位移