16《仪器分析》激光拉曼光谱法.pptVIP

* * 激光拉曼光谱法 基本要求： 理解激光拉曼的基本原理 理解激光拉曼和红外光谱与分子结构关系的主要差别 了解色散型拉曼光谱仪和傅里叶拉曼光谱仪的特点 了解拉曼光谱的主要应用 建立在拉曼散射效应基础之上 印度物理学家C.V. Raman1928年首次发现提出，并获得诺贝尔奖 20世纪60年代，出现激光光源后，激光拉曼光谱开始大发展 生物医学、高聚物、半导体、药物、化工等领域都有应用 1 基本原理 拉曼散射 频率为?0的单色光照射到样品上，仅有0.1%的入射光子与样品分子发生弹性碰撞，发生瑞利散射，强度与入射光频率的4次方成正比 入射光与样品分子发生的106次碰撞中，约有1次非弹性碰撞，发生拉曼散射 拉曼位移和拉曼光谱图 入射光频率与拉曼散射光频率之间的差值称为拉曼位移??＝ ?0 - ?R 拉曼位移与入射光频率无关 入射光频率不同，拉曼线的中心频率不同 为了克服不同频率入射光拉曼线中心频率位移的麻烦，实际工作中，以拉曼位移（波数为单位）为横坐标，拉曼强度为纵坐标，得拉曼光谱图。 斯托克斯线比反斯托克斯线强得多，因此通常测得为前者，将入射光的波数视为零（ ??＝ 0），定位在横坐标右端 主要用于结构定性，当条件恒定时，利用拉曼散射光的强度与物质浓度的关系也能进行定量分析 拉曼光谱与红外吸收光谱的比较 拉曼是散射、红外是吸收，同属于分子光谱 都用来研究分子的振动 红外研究引起偶极矩变化的极性基团和非对称性振动，拉曼光谱研究引起分子极化率变化的非极性基团和对称性振动 极化率大小表示改变分子中电子云分布的难易程度，一个光子的能量不足以引起电子能级的跃迁，但能引起分子的电子云发生形变 拉曼光谱最适合于研究由相同原子组成的分子的非极性键，如C－C、N－N、S－S等 C－O－C 对称伸缩振动 C－O－C不对称伸缩振动 2 激光拉曼光谱仪 色散型拉曼光谱仪 光源：连续波激光器及脉冲激光器，He-Ne激光器，其波长632.8nm; Ar+离子激光器，波长488.0和514.5nm; Kr+离子激光器，波长568.2nm; 红宝石激光器，波长694.0nm 样品池：液体池、气体池、毛细管 双单色器：带全息光栅，有效消除杂散光 检测器：常用Ga-As光阴极光电倍增管，光谱效应范围宽，量子效率高，可见光区响应稳定 样品室 激光器 双单色仪 检测器 计 算 机 记录仪 色散型激光拉曼光谱仪 傅里叶变换拉曼光谱仪 类似于傅里叶变换红外光谱仪，但干涉仪与样品池排列次序不一样。 Nd/YAG激光器发射波长为1.064?m，属于近红外激光光源，能量低，可避免大部分荧光对拉曼光谱的干扰。 滤去比拉曼散射光强104倍的瑞利散射光 蒽的拉曼光谱图 (a)拉曼光谱，激发波长： 514.5nm; (b) 傅里叶变换拉曼光谱，激发波长： 1.0 64?m 傅里叶变换拉曼光谱仪特点： 消除荧光背景干扰 扫描速度快 分辨率高 波数精度和重现性好 光源能量低，信号比常规激光拉曼散射信号弱，但可避免某些样品的分解 3 激光拉曼光谱法的应用 适合于水溶液中有机物、生物分子的测定研究 适合于测定有机分子的骨架 研究高聚物的几何结构、碳链骨架结构、结晶度 对含无机物填料的高聚物，可以不经分离而直接分离测定