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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。

拉曼光谱仪中的拉曼效应是指什么

拉曼光谱即拉曼散射光谱，这种散射不包括能级间的直接跃迁。处于振动基态的分子，吸收了进射光子的能量，跃迁到一个假设的激发态，这激发态事实上并不存在于散射物质的分子中。 　　拉曼光谱是一种阶数更高的光子——分子相互作用，要比红外吸收光谱的强度弱很多。但是由于它产生的机理是电四极矩或者磁偶极矩跃迁，并不需要分子本身带有极性，因此特别适合那些没有极性的对称分子的检测。拉曼光谱技术的***性：提供快速、简单、可重复、且更重要的是无损伤的定性定量分析，它无需样品准备，样品可直接通过光纤探头或者通过玻璃、石英、和光纤测量。目前拉曼光谱分析技术已广泛应用于物质的鉴定，分子结构的研究谱线特征。 　　拉曼效应是指照射到物质上发生弹性散射和非弹性散射.弹性散射的散射光是与激发光波长相同的成分.非弹性散射的散射光有比激发光波长长的和短的成分。 　　拉曼散射光谱具有以下明显的特征： 　　a.拉曼散射谱线的波数虽然随入射光的波数而不同，但对同一样品，同一拉曼谱线的位移与入射光的波长无关,只和样品的振动转动能级有关； 　　b.在以波数为变量的拉曼光谱图上，斯托克斯线和反斯托克斯线对称地分布在瑞利散射线两侧,这是由于在上述两种情况下分别相应于得到或失去了一个振动的能量。 　　c.一般情况下，斯托克斯线比反斯托克斯线的强度大。这是由于Boltzmann分布，处于振动基态上的粒子数远大于处于振动激发态上的粒子数。

拉曼光谱的工作原理

与分析偶极矩变化情况的FTIR光谱不同，拉曼分析的是分子键极化性的变化情况。 光与分子的相互作用会导致电子云形变。 这种形变称作极化度变化。 分子键具有特定的能量迁跃，在此期间极化度会发生变化，从而产生拉曼活性。  例如，含有同核原子之间键（例如：碳-碳、硫-硫与氮-氮键）的分子会在光子与其相互作用时，造成极化性发生变化。 这些是产生拉曼活性光谱带的化学键示例，然而在FTIR中不能或者很难看到这些。

由于拉曼效应本身比较弱，因此必须对拉曼光谱仪的光学组件进行良好匹配与优化。 此外，由于在使用较短波长辐射时有机分子更容易发出荧光，因此通常使用较长波长单色激发源，例如：产生785 nm光的固态激光二极管。  

拉曼光谱

拉曼效应起源于分子振动（和点阵振动）与转动，因此从拉曼光谱中可以得到分子振动能级(点阵振动能级)与转动能级结构的知识。用虚的上能级概念可以说明了拉曼效应：设散射物分子原来处于声子基态，振动能级如图1所示。当受到入射光照射时，激发光与此分子的作用引起的极化可以看作为虚的吸收，表述为声子跃迁到虚态（Virtual state），虚能级上的声子立即跃迁到下能级而发光，即为散射光。设仍回到初始的声子态，则有如图1所示的三种情况。因而散射光中既有与入射光频率相同的谱线，也有与入射光频率不同的谱线，前者称为瑞利线，后者称为拉曼线。在拉曼线中，又把频率小于入射光频率的谱线称为斯托克斯线，而把频率大于入射光频率的谱线称为反斯托克斯线。