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拉曼光谱仪工作原理

当一束频率为v0的单色光照射到样品上后，分子可以使入射光发生散射。大部分光只是改变光的传播方向，从而发生散射，而穿过分子的透射光的频率，仍与入射光的频率相同，这时，称这种散射称为瑞利散射；还有一种散射光，它约占总散射光强度的 10^-6～10^-10，该散射光不仅传播方向发生了改变，而且该散射光的频率也发生了改变，从而不同于激发光（入射光）的频率，因此称该散射光为拉曼散射。在拉曼散射中，散射光频率相对入射光频率减少的，称之为斯托克斯散射，因此相反的情况，频率增加的散射，称为反斯托克斯散射，斯托克斯散射通常要比反斯托克斯散射强得多，拉曼光谱仪通常大多测定的是斯托克斯散射，也统称为拉曼散射。散射光与入射光之间的频率差v称为拉曼位移，拉曼位移与入射光频率无关，它只与散射分子本身的结构有关。拉曼散射是由于分子极化率的改变而产生的（电子云发生变化）。拉曼位移取决于分子振动能级的变化，不同化学键或基团有特征的分子振动，因此与之对应的拉曼位移也是特征的。这是拉曼光谱可以作为分子结构定性分析的依据。

浅谈拉曼光谱仪

拉曼光谱仪，顾名思义，就是用来测量拉曼光谱的仪器。通常情况下，拉曼光谱仪由以下几个部分组成：

激发光源

现有的拉曼光谱仪，基本都采用激光作为激发光源，激光波长的选择从紫外、可见到近红外均有，常见的有532nm、785nm。激光波长的选择会影响拉曼光谱仪的灵敏度以及空间分辨率。

光学系统

根据拉曼光谱仪的设计，该部分可以是一个成熟的拉曼探头，也可以是自己搭建的由滤光片、二向色镜等光学元件组成的光学系统。光学元件的选择以及光路设计都将影响到拉曼光谱仪的灵敏度。

分光仪

根据分光形式的不同，拉曼光谱仪可以分为以下三种类型：

1、 滤光片型拉曼光谱仪，这种类型的拉曼光谱仪只有很狭窄的光谱段进入探测器，这就意味着绝大部分拉曼散射光会被浪费掉。

2、 分光仪型拉曼光谱仪，通过衍射光栅分光，将衍射光聚焦在光谱仪的输出面上，许多集成式的拉曼光谱仪会直接使用成熟的小型光谱仪来起到分光的作用。

3、 迈克尔逊干涉仪型拉曼光谱仪。来自试样的拉曼散射光通过干涉仪进入探测器，获得干涉图谱，随后进行傅里叶变换得到拉曼光谱。

探测器

拉曼光谱仪一般选用CCD作为探测器，CCD探测器是一种硅基多通道阵列探测器，可以探测紫外、可见和近红外光。因为它是高感光度半导体器件，适合分析微弱的拉曼信号，再加之CCD探测器允许进行多通道操作，可以在一次采集中探测到整段光谱，所以很适合用来检测拉曼信号。

计算机处理系统

除了仪器控制与数据采集外，丰富的样品数据库与准确的分析算法是目前拉曼光谱仪配套软件关注的重点。

拉曼光谱原理

当光与气体、液体或固体中的分子相互作用时，绝大多数光子会以与入射相同的能量被分散或散射。 这称为弹性散射或瑞利散射。 在这些光子中，少量光子（约为千万分之一）将以不同于入射光子的频率散射。 这一过程称为非弹性散射或拉曼效应，它以 发现这种现象，并且因此获得1930年物理学诺贝尔奖的Sir C.V. Raman命名。 自那时起，从医学诊断，到材料科学与反应分析，拉曼被广泛用于多种应用。 拉曼可使用户收集分子的振动特征、组合方式以及与周围其他分子相互作用的方式。