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激光喇曼光谱仪的工作原理

 更新时间:2016-09-26 点击量:2713
     激光喇曼光谱仪是用来分析物质组分﹑结构等的一种有效光谱分析仪器,其原理是入射激光会引起分子(或晶格)产生振动而损失(或获得)部分能量,致使散射光频率发生变化对散射光的分析,即拉曼光谱分析,可以探知分子的组分,结构及相对含量等,因此被广泛成为分子探针技术。该仪器是在1960后产生的,他的光源采用激光,这样增加了拉曼信号的强度,增强了信号的的强度,使拉曼光谱扩大了适用范围。目前拉曼光谱已成为现代材料结构分析的基本技术手段。
    激光喇曼光谱仪广泛应用于物理﹑化学﹑生物医学﹑材料科学﹑环境科学﹑石油化工﹑地质药物﹑食品﹑刑侦和珠宝等领域可进行未知物的无损伤鉴定,特别适合于材料微结构的研究该型拉曼系统还可以进行样品扫描和低温分析,也可以用于材料的光致发光研究。他测试的优点是可以对样品进行无损伤测试,这是一些电镜类测试仪器所不及的。
    激光喇曼光谱仪的工作原理:
    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^~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,ΔE反映了能级的变化,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。