拉曼光譜中的散射光通常包含兩種類型的散射：斯托克斯散射和反斯托克斯散射。斯托克斯散射是光子損失能量的過(guò)程，而反斯托克斯散射是光子獲得能量的過(guò)程。拉曼光譜的應(yīng)用通常側(cè)重于斯托克斯散射，因?yàn)樗ǔ８鼜?qiáng)，且能提供更多的分子信息。
1.激光照射樣品
先利用激光束照射樣品。激光的波長(zhǎng)通常選擇在紫外、可見(jiàn)光或近紅外區(qū)域，因?yàn)檫@些波長(zhǎng)的激光與分子的振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)模式匹配較好，能夠引發(fā)拉曼散射。
2.拉曼散射的發(fā)生
當(dāng)激光光子與樣品中的分子相互作用時(shí)，大多數(shù)光子會(huì)發(fā)生彈性散射，稱為瑞利散射。而一小部分光子會(huì)發(fā)生非彈性散射，即拉曼散射。拉曼散射的光頻會(huì)發(fā)生偏移，這種偏移與分子的特定振動(dòng)模式密切相關(guān)。
3.光譜采集與分析
拉曼散射光通過(guò)光譜儀收集，并經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)（如濾光片、光纖等）分離出拉曼信號(hào)。然后，使用光譜探測(cè)器（如CCD相機(jī)、PMT等）記錄散射光的強(qiáng)度和頻率信息，最終得到拉曼光譜。是通過(guò)改變激光的入射波長(zhǎng)或者檢測(cè)不同波長(zhǎng)的散射光來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
4.數(shù)據(jù)處理與解讀
采集到的拉曼光譜會(huì)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理，得到一系列峰值，峰的位置、強(qiáng)度和寬度都可以提供關(guān)于樣品化學(xué)成分、分子結(jié)構(gòu)以及物理狀態(tài)的信息。通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)光譜進(jìn)行對(duì)比，可以對(duì)未知樣品進(jìn)行定性和定量分析。
部分組成：
1.激光光源
激光是核心光源。常用的激光光源包括氦氖激光（He-Ne，波長(zhǎng)632.8nm）、氬離子激光（Ar+，波長(zhǎng)488nm、514nm）、二氧化碳激光（CO2，波長(zhǎng)10.6μm）以及光纖激光等。選擇激光波長(zhǎng)時(shí)，通?？紤]樣品的激發(fā)特性及其與樣品的相互作用。
2.光學(xué)系統(tǒng)
光學(xué)系統(tǒng)包括聚光鏡、物鏡、光纖、濾光片等，主要用于激光束的聚焦、拉曼散射光的收集與傳輸。通過(guò)精確調(diào)節(jié)光學(xué)元件，可以確保拉曼信號(hào)的強(qiáng)度和光譜的分辨率。
3.光譜分辨儀
光譜分辨儀用于將拉曼散射光按照不同的頻率分解為光譜，常見(jiàn)的光譜分辨儀有光柵光譜儀和干涉儀。光柵光譜儀通過(guò)光柵反射和折射來(lái)分解不同波長(zhǎng)的光，而干涉儀則通過(guò)干涉效應(yīng)來(lái)選擇性地提取某些頻率的信號(hào)。
4.探測(cè)器
探測(cè)器是用來(lái)記錄分解后的光譜信號(hào)的設(shè)備，常見(jiàn)的探測(cè)器包括光電二極管（PD）、光電倍增管（PMT）、以及基于CCD或CMOS技術(shù)的相機(jī)。探測(cè)器需要具有高靈敏度和低噪聲，以便捕捉微弱的拉曼信號(hào)。
5.計(jì)算與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)
通常配備計(jì)算機(jī)及相應(yīng)的軟件系統(tǒng)，用于數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、處理與分析。軟件系統(tǒng)能對(duì)光譜進(jìn)行平滑、基線校正、峰值分析、定量分析等處理，以得到精確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
掃描拉曼光譜的優(yōu)勢(shì)：
1.無(wú)損分析
拉曼光譜是一種非破壞性的分析方法，適用于寶貴、脆弱或難以獲取的樣品，避免了樣品的污染或破壞。
2.高分辨率
具有高的空間分辨率和頻率分辨率，能夠細(xì)致地分析分子內(nèi)部的振動(dòng)模式和結(jié)構(gòu)。
3.適用范圍廣
可用于固體、液體、氣體等各種狀態(tài)的樣品分析，尤其對(duì)水溶液中含有有機(jī)物和無(wú)機(jī)物的物質(zhì)具有良好的適應(yīng)性。
更新時(shí)間：2025-06-27
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