紅外振動光譜ppt課件-資料下載頁
2025-05-03 03:27本頁面
【正文】 非彈性散射稱為拉曼散射，一般把瑞利散射和拉曼散射合起來所形成的光譜稱為拉曼光譜。由于拉曼散射非常弱，所以一直到 1928年才被印度物理學家拉曼等所發(fā)現(xiàn)。 The Nobel Prize in Physics 1930 “ for his work on the scattering of light and for the discovery of the effect named after him” ? Sir Chandrasekhara Venkata Raman (1888 – 1970) ? Calcutta University Calcutta, India 他們在用汞燈的單色光來照射某些液體時 ， 在液體的散射光中觀測到了頻率低于入射光頻率的新譜線 。 在拉曼等人宣布了他們的發(fā)現(xiàn)的幾個月后 ， 蘇聯(lián)物理學家蘭德斯別爾格等也獨立地報道了晶體中的這種效應的存在 。 拉曼頻率及強度、偏振等標志著散射物質的性質。從這些資料可以導出物質結構及物質組成成分的知識。 拉曼效應起源于分子振動 (和點陣振動 )與轉動，因此從拉曼光譜中可以得到分子振動能級 (點陣振動能級 )與轉動能級結構的知識。 激光器的出現(xiàn)使拉曼光譜學技術發(fā)生了很大的 變革。 ? 2 拉曼光譜的特點： ? 波長位移在中紅外區(qū)。有紅外及拉曼活性的分子 ,其紅外光譜和拉曼光譜近似。 ? 可使用各種溶劑，尤其是能測定水溶液，樣品處理簡單。 ? 低波數(shù)段測定容易 ， 彌補紅外光譜的遠紅外區(qū)不適用于水溶液，選擇窗口材料、檢測器困難等不足。 ? ? 由 Stokes、反 Stokes線的強度比可以測定樣品體系的溫度。 ? 顯微拉曼的空間分辨率很高，為 1mm。 ? 時間分辨測定可以跟蹤 1012s量級的動態(tài)反應過程。 ? 利用共振拉曼、表面增強拉曼可以提高測定靈敏度。 ? 8 其不足之處在于，激光光源可能破壞樣品；熒光性樣品測定一般不適用等。 ? 3 瑞利和拉曼散射的產(chǎn)生 ? 瑞利 (Rayleigh)散射，光子與分子間發(fā)生彈性碰撞，碰撞時只是方向發(fā)生改變而未發(fā)生能量交換。 ? 拉曼散射，光子與分子碰撞后發(fā)生了能量交換，光子將一部分能量傳遞給樣品分子或從樣品分子獲得一部分能量 ,因而改變了光的頻率。 形成Stokes線（能量減?。┡c反 Stokes線（能量加大）。能量變化所引起的散射光頻率變化稱為拉曼位移。 ? ?由于室溫下基態(tài)的最低振動能級的分子數(shù)目最多 ,與光子作用后返回同一振動能級的分子也最多 ,所以上述散射出現(xiàn)的幾率大小順序為：瑞利散射 Stokes線 反Stokes線。隨溫度升高，反 Stokes線的強度增加。 請注意： 1). 在示意圖中斯托克斯線和反斯托克斯線對稱地分布于瑞利線的兩側 ， 這是由于在上述兩種情況下分別相應于得到或失去了一個振動量子的能量 。 ? 其中 ?是激發(fā)光的頻率， ?i是振動頻率， h是 Planck常數(shù)， k是 Boltzmann常數(shù)， T是絕對溫度。 瑞利線與拉曼線的波數(shù)差稱為拉曼位移 ， kThiiS t o k e sS t o k e sAnt i eII ????? ????? 4)(2). 反斯托克斯線的強度遠小于斯托克斯線的強度，這是由于 Boltzmann分布，處于振動基態(tài)上的粒子數(shù)遠大于處于振動激發(fā)態(tài)上的粒子數(shù)。實際上，反斯托克斯線與斯托克斯線的強度比滿足公式： 4 拉曼光譜的實驗裝置 拉曼分光光度計有成套的設備 ， 也可以分部件裝配 。 下圖為譜儀的裝置示意圖 ， 主要有激光光源 ， 外光路系統(tǒng)及樣品裝置 ， 單色儀和探測記錄裝置 ， 現(xiàn)分述如下 。 激光光源 以前主要用低壓水銀燈作為光源 ， 目前已少用。 為了激發(fā)喇曼光譜 ， 對光源最主要的要求是應當具有相當好的單色性 ， 即線寬要窄 ， 并能夠在試樣上給出高輻照度 。 氣體激光器能滿足這些要求 。 最常用的是氬離子激光 ， 波長為 ， 單頻輸出功率為 ～ 1W左右 。 也可以用氦氖激光 （ ， 約 50mW） 。 而Nd:YaG激光器則在 1064nm的近紅外區(qū)使用 。 下圖是天津港東的激光喇曼 /熒光光譜儀的外光路系統(tǒng)及樣品裝置。 天津市港東科技發(fā)展有限公司激光喇曼 /熒光光譜儀 （ LRSIII 配有進口的陷波濾波片） 5 實驗中應注意的幾個問題 在拉曼光譜實驗中，為了得到高質量的譜圖，除了選用性能優(yōu)異的譜儀外，準確地使用光譜儀，控制和提高儀器分辨率和信噪比是很重要的。 狹縫： 出射入射和中間狹縫是喇曼光譜儀的重要部分。狹縫的主要功能是控制儀器分辨率，并抑制雜散光。隨著狹縫寬度加大，強度增大，但分辨率線性下降，使譜線展寬。 孔徑角： 實際測量中應注意把散射光正確地聚焦到入射狹縫上，否則不但降低了分辨率也影響了信號靈敏度。 激發(fā)功率： 提高激發(fā)光強度或增加縫寬能夠提高信噪比，但這樣做常常會因增加了雜散光。 激發(fā)波長： 激光波長對雜散光及信噪比的影響十分顯著，一般用長波長的激光譜線作為激發(fā)光，對獲得高質量的譜圖有利。 ? 總之，一般應首先用適當減小狹縫寬度，保證儀器光路準直等方法，盡量降低雜散光，然后再考慮用重復掃描；增加取樣時間；或計算機累加平均等方法來消除激光器、光電倍增管及電子學系統(tǒng)帶來的噪聲， 以保證譜圖質量。 ? 6 拉曼光譜在無機材料研究中的應用 ? 相的確定； ? 晶體結構研究； ? Raman散射與紅外吸收方法機理不同 ， 所遵守的選擇定則也不同 。 兩種方法可以相互補充 。 下圖是 Nylon 66的 Raman與紅外光譜圖 。
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