关于拉曼光谱你应该知道的

拉曼是一种光散射技术。激光光源的高强度入射光被分子散射时，大多数散射光与入射激光具有相同的波长（颜色），不能提供有用的信息，这种散射称为瑞利散射。然而，还有极小一部分（大约1/109）散射光的波长（颜色）与入射光不同，其波长的改变由测试样品（所谓散射物质）的化学结构所决定，这部分散射光称为拉曼散射。

一张拉曼谱图通常由一定数量的拉曼峰构成，每个拉曼峰代表了相应的拉曼散射光的波长位置和强度。每个谱峰对应于一种特定的分子键振动，其中既包括单一的化学键，例如C-C, C=C, N-O, C-H等，也包括由数个化学键组成的基团的振动，例如苯环的呼吸振动，多聚物长链的振动以及晶格振动等。

拉曼光谱对于分子键合以及样品的结构非常敏感，因而每种分子或样品都会有其特有的光谱“指纹”。这些“指纹”可以用来进行化学鉴别、形态与相、内压力/应力以及组成成份等方面的研究和分析。

拉曼光谱能够探测材料的化学结构，它提供的信息包括：

• 化学结构和化学鉴别；

• 相和形态；

• 应力；

• 污染物和杂质；

一般而言，拉曼光谱是特定分子或材料独有的化学指纹，能够用于快速确认材料种类或者区分不同的材料。在拉曼光谱数据库中包含着数千条光谱，通过快速搜索，找到与被分析物质相匹配的光谱数据，即可鉴别被分析物质。

如图所示分别是甲醇(methanol)和乙醇(ethanol)的拉曼光谱, 二者有着显著的区别，可以用于区分这两种液体物质。

当与拉曼成像系统相结合时，可以基于样品的多条拉曼光谱来生成拉曼成像。这些成像可以用于展示不同化学成分、相与形态以及结晶度的分布。

如图所示是一粒药片的拉曼光谱成像，由图中可以看出阿司匹林（红色）、咖啡因（绿色）和扑热息痛（蓝色）成分在药片中的分布情况。

拉曼光谱可以用来分析很多不同类型的样品，通常包括以下种类：

• 固体、粉末、液体、胶体、软膏、气体；

• 无机材料、有机材料、生物材料；

• 纯物质、混和物、溶液；

一般来说，拉曼不适合分析以下样品：

• 金属及其合金。

  
  

目前拉曼光谱应用的典型例子包括：

• 艺术品和考古——颜料、陶瓷以及宝石的表征与鉴定；

• 碳材料——碳纳米管的结构与纯度、缺陷/无序度表征；

• 化学——结构、纯度、反应监控；

• 地质学——矿物鉴别和分布、包裹体、相变；

• 生命科学——单个细胞或组织表征，药物、疾病诊断；

• 药学——药物成分均匀性和组分分布；

• 半导体——纯度、掺入成分、应力。

一、请教哪些样品容易测得拉曼信号？

1. 拉曼光谱的信号非常微弱，大致是瑞利散射的10e-61 ~1 0e-8的级别，普通的设计取得拉曼信号非常困难，所以需要加上较好的陷波滤波片尽量的消减瑞利散射。这样，拉曼信号依然和背景大致相当，甚至更低，还需要考虑光谱仪本身的杂散光阻挡能力，使用何种探测器，样本是否有荧光干扰等等。

2. 最好先确定实验要求：

1）需要自建组合系统

2）使用商业成套设备，可以根据实验要求选择设备等。

3. 用准直透镜收集光本身不会增加光通量，反而会降低光通量。因为准直透镜主要是收集平行光并将其耦合入光纤，其数值孔径反而没有光纤大，当光从四周散射过来时，光纤反而能收集到更大角度上的光。因此不推荐采用准直透镜来收集光。另外如果做拉曼建议还是采用专用的光纤拉曼探头。

二、最近学习拉曼光谱有一点不明白，拉曼光谱采用的是激光，不是单波长光吗，那谱图上怎么会有波长选择范围的呢？

激发光源用单色光－激光，激发出的拉曼信号可能分布在一个很宽的范围内，会同时激发出不同波长的拉曼信号。

1.激发光用的是单色的激光，如常用的488.0nm 514.5nm 785nm 1064nm，正因为激光的单色性好、准直性好、强度强等特点才用它；

2.由于不同的基团与激发光作用后产生不同的拉曼位移，这么频移有个范围，即一般拉曼信号在4000~200cm-1范围内；