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拉曼光谱技术在材料科学研究中的应用    

拉曼光谱在材料科学中是物质结构研究的有力工具，在相组成界面、晶界等课题中可以做很多工作。包括：

（1）薄膜结构材料拉曼研究：拉曼光谱已成CVD（化学气相沉积法）制备薄膜的检测和鉴定手段。拉曼可以研究单、多、微和非晶硅结构以及硼化非晶硅、氢化非晶硅、金刚石、类金刚石等层状薄膜的结构。

（2）超晶格材料研究：可通过测量超晶格中的应变层的拉曼频移计算出应变层的应力，根据拉曼峰的对称性，知道晶格的完整性。

（3）半导体材料研究：拉曼光谱可测出经离子注入后的半导体损伤分布，可测出半磁半导体的组分，外延层的质量，外延层混品的组分载流子浓度。

（4）耐高温材料的相结构拉曼研究。

（5）全碳分子的拉曼研究。

（6）纳米材料的量的子尺寸效应研究。

拉曼光谱

拉曼光谱具有明显的优势，主要包括：水的拉曼散射很微弱，是研究水溶液中的生物样品和化学化合物的理想工具；波数范围广，可对有机物及无机物进行分析；拉曼光谱具有指纹图谱特点，谱峰分辨率高、清晰尖锐，适合进行不定项检测等;抗干扰能力强，无需进行复杂的样品准备，可进行快速分析；对测试样品的量要求少，只需要少量的样品就可以实现检测。

同时，随着纳米增强试剂和光源技术的发展与应用，使基于拉曼光谱的检测技术得到了广泛的发展和应用。目前，这一技术已被广泛用于食品安全、环境科学，公共安全、生物医学等领域，成为检测市场中一个热点。

拉曼光谱仪原理

当用波长比样品粒径小的多的单色光照射样品时，大部分的光会按照原来的方向透射，而一小部分则按不同的角度散射产生散射光。在垂直方向观察时，除了与原入射光有相同频率的瑞利散射外，还有一系列对称分布的若干条很弱的与入射光频率发生位移（频移增加或减少）的拉曼谱线，这种现象被称为拉曼效应。

由于拉曼谱线的数目、位移的大小、谱图的长度直接与试样分子振动或转动能级有关。因此，与红外光谱类似，拉曼光谱也可得到有关分子振动或转动的信息。 拉曼光谱分析技术是以拉曼效应为基础建立起来的分子结构表征技术。

拉曼散射过程

当光子与分子相互作用时，分子可能迁跃至更高能量的虚能态。 这种高能态可能引发若干不同的后果。 一种后果将是：分子驰豫至不同于其初始状态的振动能级，并产生不同能量的光子。 入射光子的能量与散射光子的能量之间差异称作拉曼位移。

当散射光子的能量变化小于入射光子时，则散射称作斯托克斯散射。 一些分子一开始可能处于振动激发态，当它们迁跃至更高虚能态时，可能会驰豫至能量低于初始激发态的较终能态。 这种散射称作反斯托克斯。