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激光拉曼光谱分析法 (2).ppt

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激光拉曼光谱分析法 (2).ppt

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文档介绍

文档介绍:激光拉曼光谱分析法 (2)
第一页,共20页
Raman光谱法分辨率高,重现性好,简单快速,具有以下特点:
1. 适合水体系的研究,尤其对生物样品和无机物的研究远较红外吸收光谱方便。
2. 一次可同时覆盖50~4000 cm-1 波数的区间。
3. Raman光谱谱峰清晰尖锐,更适合定量研究。尤其是共振Raman光谱,灵敏度高,检出限可到10-6~10-8 mol·L-1。
4. Raman光谱所需样品量少,g级即可。
5. 由于共振Raman光谱中谱线的增强是选择性的,因此可用于研究发色基团的局部结构特征。
概论
第二页,共20页
Raman散射与Raman位移
当频率为ν0的位于可见或近红外光区的强激光照射样品时,%的入射光子与样品分子发生弹性碰撞,此时,光子以相同的频率向四面八方散射。这种散射光频率与入射光频率相同,而方向发生改变的散射,称为Rayleigh(瑞利)散射。
入射光与样品分子之间还存在着概率更小的非弹性碰撞(仅为总碰撞数的十万分之一),光子与分子间发生能量交换,使光子的方向和频率均发生变化。这种散射光频率与入射光频率不同,且方向改变的散射为Raman散射,对应的谱线称为Raman散射线(Raman线)。
与入射光频率ν0相比,频率降低的为Stokes(Stokes)线,频率升高的则为反Stokes线。Stokes线或反Stokes线与入射光的频率差为Raman位移。
基本原理
第三页,共20页
Raman散射与Raman位移
第四页,共20页
如果从基态振动能级跃迁到受激虚态的分子不返回基态,而返回到基态的高位能级,即分子保留一部分能量,此时散射光子的能量为hυ-ΔE,为振动激发态的能量,由此产生的拉曼线为斯托克斯线,强度大,其频率低于入射光的频率,显然位于瑞利线左侧;
若处于基态高位能振动能级的分子跃迁到受激虚态后,再返回到基态振动能级,此时散射光子的能量则为hυ+ΔE,产生的拉曼线称为反斯托克斯线,其强度弱,频率高于入射光的频率,因此其位于瑞利线右侧。
Raman散射与Raman位移
第五页,共20页
Stokes线远强于反Stokes线,因此Raman光谱仪记录的通常为前者。若将入射光的波数视作零(Δ=0),定位在横坐标右端,忽略反Stokes线,即可得到物质的Raman光谱图。频率高于入射光的频率,因此其位于瑞利线右侧。
Raman光谱图与Raman光强度
第六页,共20页
Raman光谱的光源为激光光源,激光属于偏振光。当入射激光沿x轴方向与分子O作用时,可散射出不同方向的偏振光。若在y轴方向上放置一个偏振器P,当偏振器平行于激光方向时,则zy面上的散射光可以通过,当偏振器垂直于激光方向时,则xy面上的散射光可以通过。
退偏比
第七页,共20页
若偏振器平行、垂直于激光方向时,散射光的强度分别为I║、I,则两者之比称为退偏比,即P=I/ I║。
退偏比与分子的极化率有关,若令为分子极化率中各向同性部分,为各向异性部分,则
对于球形对称振动来说,P为零,所产生的Raman散射光为完全偏振光。对非对称振动而言,极化率是各向异性的,P为3/4。P越小,分子的对称性越高。通过测定Raman线的退偏比,可以确定分子的对称性。
退偏比
第八页,共20页
Raman光谱与红外吸收光谱的比较
第九页,共20页
. 色散型Raman光谱仪
Raman光谱仪主要由光源、样品池、单色器及检测器组成,如图所示:
激光Raman光谱仪
第十页,共20页