拉曼光譜儀

分子能級(jí)與分子光譜分子運(yùn)動(dòng)包括整體的平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)及電子的運(yùn)動(dòng)。分子總能量可近似為這些運(yùn)動(dòng)的能量之和，分別是分子的平動(dòng)能、振動(dòng)能、轉(zhuǎn)動(dòng)能和電子運(yùn)動(dòng)能。除平動(dòng)能外，其余三項(xiàng)都是量子化的，統(tǒng)稱分子內(nèi)部運(yùn)動(dòng)能。分子光譜產(chǎn)生于分子內(nèi)部運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變。分子有不同的電子能級(jí)，每個(gè)電子能級(jí)又有不同的振動(dòng)能級(jí)。而每個(gè)振動(dòng)能級(jí)又有不同的轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)。一定波長(zhǎng)的電磁波作用于分子，引起分子相應(yīng)能級(jí)的躍遷，產(chǎn)生分子吸收光譜。引起分子電子能級(jí)躍遷的光譜稱電子吸收光譜，其波長(zhǎng)位于紫外-可見(jiàn)光區(qū)，故稱紫外－可見(jiàn)光譜。電子能級(jí)躍遷伴有振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷，引起分子振動(dòng)能級(jí)躍遷的光譜稱振動(dòng)光譜，振動(dòng)能級(jí)躍遷的同時(shí)伴有轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷。紅外吸收和拉曼散射光譜是分子的振動(dòng)－轉(zhuǎn)動(dòng)光譜。用遠(yuǎn)紅外光波照射分子時(shí)，只會(huì)引起分子中轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷，得到純轉(zhuǎn)動(dòng)光譜。近紅外區(qū)伴隨的是X-H或多鍵振動(dòng)的倍頻和合頻。

拉曼散射拉曼散射是分子對(duì)光子的一種非彈性散射效應(yīng)。當(dāng)用一定頻率的激發(fā)光照射分子時(shí)，一部分散射光的頻率和入射光的頻率相等。這種散射是分子對(duì)光子的一種彈性散射。只有分子和光子間的碰撞為彈性碰撞，沒(méi)有能量交換時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)這種散射。該散射稱為瑞利散射。還有一部分散射光的頻率和激發(fā)光的頻率不等，這種散射成為拉曼散射。Raman散射的幾率，強(qiáng)的Raman散射也僅占整個(gè)散射光的千分之幾，而弱的甚至小于萬(wàn)分之一。處于振動(dòng)基態(tài)的分子在光子的作用下，激發(fā)到較高的、不穩(wěn)定的能態(tài)（稱為虛態(tài)），當(dāng)分子離開(kāi)不穩(wěn)定的能態(tài)，回到較低能量的振動(dòng)激發(fā)態(tài)時(shí)，散射光的能量等于激發(fā)光的能量減去兩振動(dòng)能級(jí)的能量差。

便攜式拉曼光譜儀工作原理分析

便攜拉曼光譜儀主要適用于科研院所、高等院校物理和化學(xué)實(shí)驗(yàn)室、生物及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等光學(xué)方面，研究物質(zhì)成分的判定與確認(rèn)；可以應(yīng)用于石油產(chǎn)品的快速分類和成分定性定量分析；地質(zhì)勘探的現(xiàn)場(chǎng)分析研究。該儀器以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、測(cè)量快速準(zhǔn)確，以低波數(shù)測(cè)量能力著稱；采用共焦光路設(shè)計(jì)以獲得更高分辨率，可對(duì)樣品表面進(jìn)行um級(jí)的微區(qū)檢測(cè)，也可用此進(jìn)行顯微影像測(cè)量，該儀器成為可移動(dòng)小型實(shí)驗(yàn)室。 工作原理 當(dāng)一束頻率為v0的單色光照射到樣品上后，分子可以使入射光發(fā)生散射。大部分光只是改變方向發(fā)生散射，而光的頻率仍與激發(fā)光的頻率相同，這種散射稱為瑞利散射；約占總散射光強(qiáng)度的 10-6～10-10的散射，不僅改變了光的傳播方向，而且散射光的頻率也改變了，不同于激發(fā)光的頻率，稱為拉曼散射。拉曼散射中頻率減少的稱為斯托克斯散射，頻率增加的散射稱為反斯托克斯散射，斯托克斯散射通常要比反斯托克斯散射強(qiáng)得多，拉曼光譜儀通常測(cè)定的大多是斯托克斯散射，也統(tǒng)稱為拉曼散射。