拉曼光譜儀的工作原理

當一束頻率為v0的單色光照射到樣品上后，分子可以使入射光發(fā)生散射。大部分光只是改變光的傳播方向，從而發(fā)生散射，而穿過分子的透射光的頻率，仍與入射光的頻率相同，這時，稱這種散射稱為瑞利散射；還有一種散射光，它約占總散射光強度的 10^-6～10^-10，該散射光不僅傳播方向發(fā)生了改變，而且該散射光的頻率也發(fā)生了改變，從而不同于激發(fā)光（入射光）的頻率，因此稱該散射光為拉曼散射。在拉曼散射中，散射光頻率相對入射光頻率減少的，稱之為斯托克斯散射，因此相反的情況，頻率增加的散射，稱為反斯托克斯散射，斯托克斯散射通常要比反斯托克斯散射強得多，拉曼光譜儀通常大多測定的是斯托克斯散射，也統(tǒng)稱為拉曼散射。散射光與入射光之間的頻率差v稱為拉曼位移，拉曼位移與入射光頻率無關，它只與散射分子本身的結(jié)構(gòu)有關。拉曼散射是由于分子極化率的改變而產(chǎn)生的（電子云發(fā)生變化）。拉曼位移取決于分子振動能級的變化，不同化學鍵或基團有特征的分子振動，ΔE反映了特定能級的變化，因此與之對應的拉曼位移也是特征的。這是拉曼光譜可以作為分子結(jié)構(gòu)定性分析的依據(jù)。

先了解一下激光拉曼光譜

拉曼光譜法是研究化合物分子受光照射后所產(chǎn)生的散射，散射光與入射光能級差和化合物振動頻率、轉(zhuǎn)動頻率的關系的分析方法。

與紅外光譜類似，拉曼光譜是一種振動光譜技術。所不同的是，前者與分子振動時偶極矩變化相關，而拉曼效應則是分子極化率改變的結(jié)果，被測量的是非彈性的散射輻。

一定波長的電磁波作用于被研究物質(zhì)的分子，引起分子相應能級的躍遷，產(chǎn)生分子吸收光譜。引起分子電子能級躍遷的光譜稱電子吸收光譜，其波長位于紫外～可見光區(qū)，故稱紫外－可見光譜。

電子能級躍遷的同時伴有振動能級和轉(zhuǎn)動能級的躍遷。引起分子振動能級躍遷的光譜稱振動光譜，振動能級躍遷的同時伴有轉(zhuǎn)動能級的躍遷。拉曼散射光譜是分子的振動－轉(zhuǎn)動光譜。用遠紅外光波照射分子時，只會引起分子中轉(zhuǎn)動能級的躍遷，得到純轉(zhuǎn)動光譜。

拉曼光譜的優(yōu)點在于它的快速，準確，測量時通常不破壞樣品（固體，半固體，液體或氣體），樣品制備簡單甚至不需樣品制備。譜帶信號通常處在可見或近紅外光范圍，可以有效地和光纖聯(lián)用。

這也意味著譜帶信號可以從包封在任何對激光透明的介質(zhì)，如玻璃，塑料內(nèi)，或?qū)悠啡苡谒蝎@得?，F(xiàn)代拉曼光譜儀使用簡單，分析速度快（幾秒到幾分鐘），性能很可靠。因此，拉曼光譜與其他分析技術聯(lián)用比其他光譜聯(lián)用技術從某種意義上說更加簡便（可以使用單變量和多變量方法以及校準。

為什么拉曼光譜儀器不工作？

檢查儀器和所有附件插座都插好并接通電源。

保證激光器（如果附帶電源）都插好并接通，由于激光器有不同種類，可參照每個激光器的說明書獲取進一步的幫助。

在有兩個或多個激光器的系統(tǒng)中，確保聯(lián)鎖系統(tǒng)設置在正確的位置上，正確的激光器被接通。

檢查儀器的外罩處于安全的關閉狀態(tài)，聯(lián)鎖裝置正在運轉(zhuǎn)。

如果以上操作都已經(jīng)檢查過，你就可以準備進行光譜測試了。將樣品放置在顯微鏡下，啟動光譜操作軟件，如果你仍不能得到光譜，檢查下面各項。

保證樣品被正確地放置在顯微鏡下，即樣品被準確地聚焦并照射在樣品正確的位置上。測量時經(jīng)常需改變不同的測試區(qū)域以避免因樣品不純帶來一些非期望結(jié)果的可能。

保證激光正確輻照在樣品上，保證顯微鏡光圈的孔徑設置正確并處于正確的位置上（不同品牌的拉曼光譜儀按各自的要求處理）。

檢查所有軟件窗口的設置是否正確。

檢查成像區(qū)域設置窗口的數(shù)值并保證激光像點處于該區(qū)域的中心。標準成像區(qū)域應該是激光像點中心垂直方向兩邊各10個像元。檢查狹縫的設置，當進行標準操作時，狹縫應為50μm。

如果CCD探測器飽和了，你將得不到任何有用的信息?？刹捎媒档图ぐl(fā)光功率或提高儀器的共焦程度來避免。

當檢查完上述各項后，你應該可以得到一張樣品的拉曼譜圖。如你仍然不能得到譜圖，可先嘗試測試單晶硅的拉曼譜。單晶硅是良好的拉曼散射體，可以用來幫助驗證儀器的性能。如果用單晶硅樣品可以獲取硅的520cm-1峰，再嘗試測試樣品?，F(xiàn)在你可以得到樣品的拉曼信號，但可能噪聲較大。在這種情況下，可參照Q4的建議來提高信噪比和信背比。