拉曼光譜和拉曼光譜術(shù)(已修改)
2025-08-17 08:51 本頁(yè)面
【正文】 拉曼光譜和拉曼光譜技術(shù)Raman spectrum and Raman spectroscopy拉曼光譜的峰強(qiáng)度與相應(yīng)的分子濃度成正比，拉曼光譜也能用于定量分析。拉曼光譜一般不觸及試樣，也不必對(duì)試樣作任何修飾，能穿過(guò)由玻璃、寶石或塑料制成的透明容器或窗口收集拉曼信息。在工業(yè)生產(chǎn)中，不必預(yù)先作試樣準(zhǔn)備處理是選用拉曼光譜術(shù)而棄用其它更成熟分析技術(shù)的主要原因。人們偏向拉曼技術(shù)的其它原因還在于維持費(fèi)用低，具有其它分析技術(shù)所不具備的特有分析能力以及拉曼光譜術(shù)和紅外光譜術(shù)的互補(bǔ)特性。拉曼散射光的強(qiáng)度并不是在所有的方向都相等的。所以討論拉曼散射光的強(qiáng)度必須指明入射光傳播方向與所檢測(cè)的拉曼散射光之間的角度。通常在與入射光方向成90?；蛘?80。的方向上觀測(cè)拉曼散射。這些散射幾何分別稱為直角散射和背散射。溫度和壓力對(duì)拉曼峰的影響。水的拉曼峰在3300cm13400cm1。凝聚相試樣拉曼光譜的峰通常有5cm120cm1寬，氣相拉曼峰比較窄。定量分析和定性分析應(yīng)用拉曼光譜術(shù)作定量分析的基礎(chǔ)是測(cè)得的分析物拉曼峰強(qiáng)度與分析物濃度間有線性比例關(guān)系。分析物峰面積（累積面積）與分析物濃度間的關(guān)系曲線是直線。這種曲線稱為標(biāo)定曲線。通常對(duì)標(biāo)定曲線應(yīng)用最小二乘方擬合以建立方程式，據(jù)此從拉曼峰面積計(jì)算得到分析物濃度。影響拉曼峰面積或峰高度的因素不只有分析物濃度，還有其它因素。例如試樣的透明程度和插入收集光系統(tǒng)的薄膜。所以幾乎所有拉曼定量分析方法，在建立標(biāo)定曲線之前都使用某種類型的內(nèi)標(biāo)，以修正這些因素對(duì)拉曼峰面積或高度的影響。有時(shí)候，當(dāng)分析物濃度變化時(shí)，試樣中所有成分的濃度也發(fā)生變化。這種情況下可使用試樣所有成分的總和作內(nèi)標(biāo)。拉曼光譜的噪聲及其減除方法 拉曼光譜術(shù)常遇到的最重要的噪聲來(lái)源有發(fā)射噪聲、儀器噪聲和背景光。在波長(zhǎng)小于1000nm的拉曼測(cè)量中，發(fā)射噪聲是最主要的噪聲。儀器噪聲主要取決于拉曼儀的設(shè)計(jì)。而背景光總是拉曼光譜術(shù)的潛在的問(wèn)題，因?yàn)槔鼜?qiáng)度是很弱的。發(fā)射噪聲一般是色散型拉曼光譜術(shù)的最大噪聲來(lái)源，而在傅里葉拉曼光譜術(shù)中，檢測(cè)噪聲通常比發(fā)射噪聲大得多。熒光和磷光熒光是背景光中最受關(guān)注的一種。而激光引起的熒光是拉曼光譜術(shù)中最普遍遇到的背景光來(lái)源。熒光光譜外觀通常比拉曼光譜峰要寬得多，看起來(lái)像拉曼光譜緩慢變化的基線。減小或消除熒光背景最成功的方法是選擇使用這樣的拉曼激發(fā)波長(zhǎng)，它不被熒光材料所吸收，或者僅僅產(chǎn)生拉曼光譜范圍以外的熒光。最常用的是近紅外或紫外光激發(fā)和熒光減除法。對(duì)試樣做某些預(yù)處理有時(shí)也是有效的，例如高溫氧化以破壞熒光材料，試樣凈化也是一種有效的方法。黑體輻射黑體輻射是光譜寬背景信號(hào)的另一個(gè)可能來(lái)源。只是因?yàn)闇囟雀哂诮^對(duì)零度而發(fā)生的輻射稱為黑體輻射。減小拉曼光譜中黑體輻射的一個(gè)方法是使用較短波長(zhǎng)的激發(fā)光。試樣的黑體輻射可能來(lái)源于加熱的整個(gè)試樣，也可能來(lái)源于激發(fā)拉曼散射的激光對(duì)試樣的局部加熱。在整個(gè)試樣被加熱時(shí)，若使拉曼儀對(duì)試樣的照射面積達(dá)到最小，就能最大限度地減小拉曼光譜中的黑體強(qiáng)度。只要所有激發(fā)光光線都落在所觀察的試樣面積上，就不會(huì)損失拉曼強(qiáng)度。所以擴(kuò)大激光對(duì)試樣的照射面積是減小激光加熱引起的黑體強(qiáng)度的最有效和方便的方法。黑體輻射不僅來(lái)自試樣，也可能來(lái)自周圍環(huán)境。最常遇到的是白熾燈光線。拉曼光譜中這種背景強(qiáng)度的消除只要關(guān)閉白熾燈或作適當(dāng)?shù)恼趽蹙秃苡行?。表面增?qiáng)拉曼光譜術(shù)（SERS）在金屬膠?；虼植诮饘俦砻孀饔孟拢牧系睦鼨M截面可能增大107倍。增大只發(fā)生在直接 吸附在金屬表面上的物質(zhì)。這種效應(yīng)稱為表面增強(qiáng)拉曼散射。銀和金是最常使用的金屬，因?yàn)樗鼈冇凶顝?qiáng)的增強(qiáng)效果，銅也用天表面增強(qiáng)拉曼光譜術(shù)。它們的增強(qiáng)效果依次為
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