拉曼光谱

null拉曼光谱与光谱技术田 建 袅拉曼光谱与光谱技术Raman Spectroscopynull一、拉曼光谱原理 二、拉曼光谱仪 三、实验要点 四、拉曼光谱应用主 要 内 容null 拉曼散射现象的发现 (C. V. Raman ) Nobel Prize in Physics 1930拉曼光谱的发展简史 共振拉曼效应 (Shorygin) 1953  激光出现 1960 共振拉曼选择性的研究血色素 和肌球素中亚铁血红素的发色团 （T. C. Strekas and T.G. Spiro)19721928null光源物质散射波长=入射波长瑞利散射（弹性散射）波长≠入射波长拉曼散射（弹性散射）拉曼光谱1. 拉曼效应一、拉曼光谱原理2. 基本原理2. 基本原理Raman散射的两种跃迁能量差： (1) E=h(0 - ) 产生stokes线；强；基态分子多； (2) E=h(0 + ) 产生反stokes线；弱； Raman位移： Raman散射光与入射光频率差；Rayleigh / Raman Transitions and SpectraRayleigh / Raman Transitions and SpectraRayleigh / Raman Transitions and SpectraRayleigh / Raman Transitions and Spectranull 完整的拉曼光谱包括： • a Rayleigh scattered peak (high intensity, same wavelength as excitation) • a series of Stokes-shifted peaks (low intensity, longer wavelength) • a series of anti-Stokes shifted peaks (still lower intensity, shorter wavelength)Spectrum of CCl4, using an Ar+ laser at 488 nm.nullnull拉曼散射效应弹性碰撞非弹性碰撞斯托克斯（Stokes）线反斯托克斯（Anti-Stokes）线与吸收光谱的差异: 吸收光谱中光子的能量必须等于分子的某两个能级之间的能量差，而拉曼光谱中入射光子的频率和分子跃迁所涉及的能量差之间并没有确定的关系。拉曼光谱是通过测定散射光相对于入射光频率的变化来获取分子内部结构信息。null 对称中心分子CO2，CS2等，选律不相容。 无对称中心分子（例如SO2等），三种振动既是红外活性振动，又是拉曼活性振动。振动自由度：3N- 4 = 4拉曼光谱—源于极化率变化红外光谱—源于偶极矩变化3. 拉曼光谱的选律null红外活性和拉曼活性振动①红外活性振动 ⅰ永久偶极矩；极性基团； ⅱ瞬间偶极矩；非对称分子；红外活性振动—伴有偶极矩变化的振动可以产生红外吸收谱带. ②拉曼活性振动 诱导偶极矩  = E 非极性基团，对称分子； 拉曼活性振动—伴随有极化率变化的振动。 对称分子： 对称振动→拉曼活性。 不对称振动→红外活性 null 对不同物质： Raman位移不同； 对同一物质： Raman位移与入射光频率无关； 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 征分子振-转能级的特征物理量；定性与结构 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 的依据； Raman散射的产生：光电场E中，分子产生诱导偶极距  = E  分子极化率拉曼光谱与有机结构拉曼光谱与有机结构由拉曼光谱可以获得有机化合物的各种结构信息：2）红外光谱中，由C N，C=S，S-H伸缩振动产生的谱带一般较弱或强度可变，而在拉曼光谱中则是强谱带。3）环状化合物的对称振动常常是最强的拉曼谱带。1）同种分子的非极性键S-S，C=C，N=N，CC产生强拉曼谱带， 随单键双键三键谱带强度增加。拉曼光谱与有机结构拉曼光谱与有机结构4）在拉曼光谱中，X=Y=Z，C=N=C，O=C=O-这类键的对称伸缩振动是强谱带，反这类键的对称伸缩振动是弱谱带。红外光谱与此相反。5）C-C伸缩振动在拉曼光谱中是强谱带。6）醇和烷烃的拉曼光谱是相似的：I. C-O键与C-C键的力常数或键的强度没有很大差别；II. 羟基和甲基的质量仅相差2单位； III.与C-H和N-H谱带比较，O-H拉曼谱带较弱。null拉曼光谱与红外光谱 Raman散射与红外吸收 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 机理不同，所遵守的选择定则也不同。两种方法可以相互补充，这样对分子的问题可以更周密的研究。null拉曼光谱与红外光谱分析方法比较null红外与拉曼谱图对比红外光谱：基团 拉曼光谱：分子骨架测定Raman and Infrared Spectra of H-C≡C-HRaman and Infrared Spectra of H-C≡C-HAsymmetric C-H StretchSymmetric C-H StretchC≡C Stretchnull4. 共振拉曼光谱普通拉曼共振拉曼null 在普通拉曼光谱中，中间态不是分子的本征态（通常是个虚拟态），使吸收和散射的几率都很小。 在共振拉曼光谱中，由于激发光源频率落在被照射分子的某一电子吸收带以内，使虚拟态变成了本征态，从而大大增加了分子对入射光的吸收强度。共振拉曼光谱对实验技术的特殊要求：1) 光源的频率可调谐2) 激发光源的谱线频率要尽可能窄，单色性要好3) 激发光源要高强度、高会聚4) 光谱分析器要高灵敏度和高分辨率null共振拉曼光谱的缺点展望共振和非共振拉曼光谱的连用，可以获得样品平均及特定组成的信息。 时间分辨的共振拉曼光谱 需要连续可调的激光器，以满足不同样品在不同区域的吸收。null环境污染物的监测稠环芳烃的共振拉曼光谱及紫外可见吸收光谱 质谱－制样繁琐 荧光光谱－ 谱峰较宽，难以区分类似物质的光谱Asher S. A. et al., Anal. Chem. 1984, 56, 11. null液态煤组分的检测在乙氰中的液态煤蒸馏物的吸收光谱图Asher S. A. et al., Science 1984, 225. 煤在燃烧时会产生NO2, SO2有害气体，污染环境, 固体，不便运输。nullRaman shift/cm-1Intensity/A.U.Intensity/A.U.Intensity/A.U.Raman shift/cm-1液态煤组分的检测不同激发波长下不同蒸馏温度的共振拉曼光谱图244nmnull人工合成金刚石的检测IIa型金刚石的吸收光谱Bormett R. W. et al., J. Appl. Phys. 1995, 77, 11.在金刚石的质量及物性的检测中, 拉曼光谱是一种有效的方法, 但常规拉曼光谱的信噪比不好, 而且会受到荧光的干扰。null珠宝级金刚石的共振 (228.9nm) 和普通拉曼 (488nm ) 光谱图人工合成金刚石的检测Bormett R. W. et al., J. Appl. Phys. 1995, 77, 11.13322467×2038253300×100Raman shift/cm-12000229nmIntensity/A.U.4000null四种不同的 螺旋折叠片蛋白质二级结构的鉴定蛋白质的二级结构指的是多肽链借助氢链排列成沿一个方向上具有周期性结构的构象, 通常有 螺旋和 折叠片。 null蛋白质二级结构的鉴定a)鲸脑球肌球素的结构 b)鲸脑球肌球素的吸收光谱 c)-f）不同激发波长下的共振拉曼光谱 e), f)血红素的环呼吸振动引起的吸收 c), d) 色氨酸, 酪氨酸, 缩氨酸的- *跃迁引起的吸收wavelength/nmabsorbance(a)(b)cefdSanford A. A. et al., Anal. Chem. 1993, 65, 4. nullnull二. 拉曼光谱仪激光光源： 氩离子激光，波长为514.5nm和488.0nm的谱线最强，单频输出功率为0.2～1W左右； 氦氖激光（632.8nm，约50mW） YVO4:Nd激光钇铝石榴石激光器，波长为532.0nm 2. 外光路系统及样品装置 3. 单色仪 4. 探测记录装置nullnull下图是天津港东的激光喇曼/荧光光谱仪的外光路系统及样品装置。 null三. 拉曼光谱实验中应注意的几个问题 在喇曼光谱实验中，为了得到高质量的谱图，除了选用性能优异的谱仪外，准确地使用光谱仪，控制和提高仪器分辨率和信噪比是很重要的。1 狭缝 出射入射和中间狭缝是喇曼光谱仪的重要部分。入射、出射狭缝的主要功能是控制仪器分辨率，中间狭缝主要是用来抑制杂散光。在实际测量中，随着狭缝宽度加大，分辨率线性下降，使谱线展宽。null2. 激发功率 提高激发光强度或增加缝宽能够提高信噪比，但在进行低波数测量时这样做常常会增加杂散光。 一般应首先尽量降低杂散光，例如，适当减小狭缝宽度，保证仪器光路准直等； 考虑用重复扫描，增加取样时间或计算机累加平均等方法来消除激光器、光电倍增管及电子学系统带来的噪声。 null3. 激发波长 激光波长对杂散光及信噪比的影响十分显著，当狭缝宽度不变时，用氩激光514.5nm比用488.0nm波长激发样品，杂散光要小一到二个数量级（±100cm-1范围内），并且分辨率有所提高。所以一般用长波长的激光谱线作为激发光，对获得高质量的谱图有利。伴随喇曼光谱出现的光背null拉曼光谱应用文献实例：null表面增强拉曼散射显微共焦拉曼反strokes相干拉曼散射拉曼传感共振拉曼光谱null 表面增强拉曼SERS(Surface-Enhanced Raman Scattering)): 用通常的拉曼光谱法测定吸附在胶质金属颗粒如银、金或铜表面的样品，或吸附在这些金属片的粗糙表面上的样品。被吸附的样品其拉曼光谱的强度可提高103-106倍。检测限可低至10-9-10-12摩尔/升。null应用一：法医学嫌疑人及被害人的棉纤维拉曼光谱比对nullnullnullnull炭蛆病毒表面增强拉曼光谱及常规拉曼光谱六种细菌的拉曼光谱图Paint ChipsPaint Chips交通事故中颜料法庭分析，常为多层颜料，用显微拉曼分析层1与层3为 金红石相 TiO2白涂料；层2为针铁矿红色染料与腐蚀抑制剂；层4为钼橙红(一种七十年代北美常用的红色颜料）；层5为硅酸盐基涂料null应用二：生物学nullnullnullnullEB/DNA=10:1-1:10nullADAP/DNA=10:1-1:10nullnull应用三：诊断学A: 非病理性动脉组织； B: 动脉粥样硬化组织； C:钙化动脉组织nullnull宫颈鳞状细胞拉曼光谱null应用四： 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 学超导及半导体研究 碳材料 聚合物 环境材料 晶体研究 考古材料Art RestorationArt Restoration This12 century fresco on a church wall in Italy needed to be restored. What paints to use? Raman analysis clearly identified the paints and pigments that were originally present, permitting a correct choice of cleaning materials and subsequent repainting to restore its original condition.nullnull应用五：药物分析药物输送 药物质量控制nullnull应用六：纳米技术单壁碳纳米管C60