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比較拉曼光譜儀器與其他光譜儀的原理
發布時間：2022-05-16 10:56:00 點擊：4528
拉曼光譜（Raman spectra）儀原理是當光線照射到分子和電子云及分子鍵結產生作用，就會發生拉曼效應。拉曼光譜屬于分子發射分析方法，直讀光譜儀屬于原子發射分析方法。分子在光子作用下，激發虛態，散射光能量減去激發光能量的能量差可以應用到分析。
拉曼光譜儀原理
拉曼散射和瑞利散射
照射透明樣品，大部分光透過，小部分會被樣品在各個方向上散射。這些光的散射又分為瑞利散射和拉曼散射兩種。
瑞利散射：光子與樣品分子發生彈性碰撞，即光子和分子之間沒有能量交換，即光子的能量保持不變，散射光能量和入射光能量相同，但方向可以改變。這種光的彈性碰撞，叫做瑞利散射。
拉曼散射：光子與樣品分子產生非彈性碰撞時，散射光能量和入射光能量大小不同，光的頻率和方向都有所改變，這種光的散射成為拉曼散射。
拉曼散射原理
拉曼散射的產生原因是光子與分子之間發生了能量交換，改變了光子的能量。拉曼散射的產生可以從光子和樣品分子作用時光子發生能級躍遷來解釋。
樣品分子處于電子能級和振動能級的基態，入射光子的能量遠大于振動能級躍遷所需要的能量，但又不足以將分子激發到電子能級激發態。樣品分子在吸收了光子后，被激發到較高的不穩定的能態（虛態）。當樣品分子激發到虛態后又回到低能級的振動激發態，此時激發光能量大于散射光能量，散射光頻率小于入射光。這時在瑞利散射線較低頻率側就會出現一根拉曼散射線，這條線稱為Stokes線。若光子與處于振動激發態（V1）的分子相互作用，是分子激發到更高的不穩定能態后又回到振動激態（V0），散射光的能量大于激發光，在瑞利散射線高頻率側會出現一拉曼散射線，這條線稱為Anti-stokes線。
常溫下分子大多處于振動基態，所以Stokes線強于Anti-stokes線，在一般拉曼光譜圖中只有Stokes線。
拉曼光譜儀是紅外光譜儀嗎？還是對紅外光譜儀的一個補充？
拉曼光譜因與紅外光譜有著相同的波長范圍且操作相對簡單，因此備受重視，優勢是可分析更小面積的樣品，拉曼顯微鏡物鏡可將激光束進一步聚焦至20微米甚至更小。因拉曼效應表現在樣品散射的光，樣品制備對分析結果的影響小。并且拉曼光譜對水吸收帶不敏感，能透過透明的玻璃、石英以及塑料等對物質進行測試。
紅外光譜儀和拉曼光譜儀都屬于分子振動研究，可以共用光譜。兩者互相補充，但無法替代，拉曼光譜儀和紅外光譜儀都要根據檢測的需求再去選擇。
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