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比较拉曼光谱仪器与其他光谱仪的原理
发布时间：2022-05-16 10:56:00 点击：2357
拉曼光谱（Raman spectra）仪原理是当光线照射到分子和电子云及分子键结产生作用，就会发生拉曼效应。拉曼光谱属于分子发射分析方法，直读光谱仪属于原子发射分析方法。分子在光子作用下，激发虚态，散射光能量减去激发光能量的能量差可以应用到分析。
拉曼光谱仪原理
拉曼散射和瑞利散射
照射透明样品，大部分光透过，小部分会被样品在各个方向上散射。这些光的散射又分为瑞利散射和拉曼散射两种。
瑞利散射：光子与样品分子发生弹性碰撞，即光子和分子之间没有能量交换，即光子的能量保持不变，散射光能量和入射光能量相同，但方向可以改变。这种光的弹性碰撞，叫做瑞利散射。
拉曼散射：光子与样品分子产生非弹性碰撞时，散射光能量和入射光能量大小不同，光的频率和方向都有所改变，这种光的散射成为拉曼散射。
拉曼散射原理
拉曼散射的产生原因是光子与分子之间发生了能量交换，改变了光子的能量。拉曼散射的产生可以从光子和样品分子作用时光子发生能级跃迁来解释。
样品分子处于电子能级和振动能级的基态，入射光子的能量远大于振动能级跃迁所需要的能量，但又不足以将分子激发到电子能级激发态。样品分子在吸收了光子后，被激发到较高的不稳定的能态（虚态）。当样品分子激发到虚态后又回到低能级的振动激发态，此时激发光能量大于散射光能量，散射光频率小于入射光。这时在瑞利散射线较低频率侧就会出现一根拉曼散射线，这条线称为Stokes线。若光子与处于振动激发态（V1）的分子相互作用，是分子激发到更高的不稳定能态后又回到振动激态（V0），散射光的能量大于激发光，在瑞利散射线高频率侧会出现一拉曼散射线，这条线称为Anti-stokes线。
常温下分子大多处于振动基态，所以Stokes线强于Anti-stokes线，在一般拉曼光谱图中只有Stokes线。
拉曼光谱仪是红外光谱仪吗？还是对红外光谱仪的一个补充？
拉曼光谱因与红外光谱有着相同的波长范围且操作相对简单，因此备受重视，优势是可分析更小面积的样品，拉曼显微镜物镜可将激光束进一步聚焦至20微米甚至更小。因拉曼效应表现在样品散射的光，样品制备对分析结果的影响小。并且拉曼光谱对水吸收带不敏感，能透过透明的玻璃、石英以及塑料等对物质进行测试。
红外光谱仪和拉曼光谱仪都属于分子振动研究，可以共用光谱。两者互相补充，但无法替代，拉曼光谱仪和红外光谱仪都要根据检测的需求再去选择。
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