拉曼光谱分析课件

1、 2007 HORIBA, Ltd. All rights reserved.HORIBA Jobin Yvon1-公司简介2-什么是拉曼光谱技术 3-拉曼光谱仪工作原理4-拉曼光谱仪性能的几个重要概念5-HORIBA Jobin Yvon拉曼光谱仪介绍 报告内容1-公司简介1819: Creation of the Company, in Paris, by Jean-Baptiste Soleil1923: The company becomes A. Jobin & G. Yvon1997: HORIBA acquired Jobin Yvon2004: “ One Company Pr

2、oject ” , Jobin Yvon became HORIBA Jobin Yvona member of HORIBA Scientific Jobin Yvon成立于 1819 年总部: 法国5大主要产品线 拉曼光谱仪椭偏光谱仪荧光光谱仪光学元件元素分析等在北京、上海、广州设有直接的分支机构北京-拉曼光谱仪应用中心公司简介核心技术 : 衍射光栅等离子刻蚀全息光栅光谱仪的心脏光栅超大面积光栅NASA对JY的航天用特殊光谱系统颁奖 拉曼部门：由三个著名的拉曼生产厂家（Jobin Yvon, Dilor, SPEX）合并而成，具有40多年的设计和生产历史。 在全球已有5000多台仪器安装，

3、是全球最大的拉曼光谱仪制造商。全球最大拉曼光谱仪制造商全系列光谱仪 多种光谱分辨率仪器可选择XPloRAAramisHR 800T64000U1000Detector planel1l2l1l2F2= 800mmDetector planeF1=300mm2-什么是拉曼光谱?1928 年，印度科学家C.V Raman in首先在CCL4光谱中发现了当光与分子相互作用后，一部分光的波长会发生改变（颜色发生变化），通过对于这些颜色发生变化的散射光的研究，可以得到分子结构的信息，因此这种效应命名为Raman效应。时间和发现人Provided by Prof. D. Mukherjee, Direct

4、or of Indian Association for the Cultivation of Science laserscatter laser瑞利散射什么是拉曼散射?scatter= laser拉曼散射光散射的过程：激光入射到样品，产生散射光。散射光 弹性散射（频率不发生改变-瑞利散射） 非弹性散射（频率发生改变-拉曼散射）拉曼散射原理我们能够从拉曼光谱中得到什么信息？ 定性的信息 :物质鉴定、结构、晶型、结晶度等定量的信息:可以通过光谱校正,得到准确的应力大小和浓度分布 Band postionband Position shiftIntensityBand WidthRaman sh

5、ift拉曼是物质的指纹光谱ni = no-n (cm-1) 500 1000 1500 2000 2500 3000 350020000150001000050000Intensity (A.U.)OH stretchingCH3 Stretching ModesSkeletal BendingCCO modesOH BendingCH3 and CH2 Bending Modes甲醇vs. 乙醇GC: Glassy CarbonDC: Disordered CarbonG: microcrystalline GraphiteG: GraphiteD: Diamond 不同碳材料的拉曼光谱同样

6、元素不同结构晶化率非晶硅、多晶硅穿透深度 (nm)325nm458nm488nm非晶硅9.45381单晶硅8.2456717 在制备非晶硅或多晶硅薄过程中，不同深度处的晶化程度可能不同。 利用不同波长激光在样品中穿透深度不同，得到各深度层的信息。该样品表面为多晶硅，往深度方向晶化程度降低，逐渐变为非晶硅。 激发波长： 325nm, 458nm, 488nm多晶硅非晶硅感谢南开大学硅薄膜太阳电池产学研基地，段苓伟老师提供样品数据。*以上穿透深度由材料的消光系数计算所得应力测量蓝宝石衬底上的GaN的应力分布 左图的颜色条给出该GaN样品的E2模相对于体相GaN中该拉曼峰567.25cm-11的峰位

7、偏移量。1 Samuel H. Margueron, et al., Journal of Crystal Growth 310 (2008)53215326.仪器：LabRAM HR激发波长：514nm光栅：1800gr/mmSiC 晶型分布碳纳米管研究Radial Breathing ModeTube DiameterTangential Modes (G-Modes)Electronic propertiesD-band Info on defects 石墨烯的拉曼光谱石墨烯的拉曼光谱成像高温原位拉曼测试可观察到强烈的黑体辐射2010年12月摄于西安交通大学3-拉曼光谱仪的工作原理拉曼光

8、谱测量原理激光样品滤光片光栅探测器4拉曼光谱仪的几个重要概念1- 光谱分辨率2- 灵敏度3- 共焦特性4- 激发波长问题5- 操作方便性1-光谱分辨率碳纳米管研究Radial Breathing ModeTube DiameterTangential Modes (G-Modes)Electronic propertiesD-band Info on defects 高分辨率实验结果Higher spectral resolution allows more accurate observation of tubes of different diametersLabRAM HR普通分辨率La

9、bRAM HR高分辨率模式吉林大学样品红色：普通分辨率结果兰色：高分辨率结果 不同分辨率测量应力实验结果分辨率高 标定峰位峰面积更准确分辨率高 数据点多 描述峰位准确影响仪器分辨率的主要因素焦长全系列拉曼光谱仪 多种焦长仪器可选择XPloRAAramisHR 800T64000U1000Detector planel1l2l1l2F2= 800mmDetector planeF1=300mmLabRAM HR (高分辨拉曼光谱仪)高分辨率光学系统长焦长调节仪器分辨率的因素光栅刻线600 g/mm950 g/mm1800 g/mm使用不同光栅测量的拉曼结果布落芬(C13H18O2)拉曼光谱低、中

10、、高分辩率的拉曼光谱波长范围的限制：理论上max 50%，在300nm处 30% 读出噪声 4 - 7 电子/像元 暗噪声 0.002电子/秒/像元影响仪器灵敏度的因素CCDJY生产的一英寸CCD探测器的技术参数开放电极式CCD探测器的响应曲线3-共焦特性Raman signal emitted from out of focus regionsConfocal pinholeMultilayer sampleTo the spectrometer共焦拉曼的优势: 提高纵向分辨率 (2 m) 得到更好的横向分辨率 ( 50%，在300nm处 30% 暗噪声 0.002电子/秒/像元Confoc

11、alPinholeLensObjective共焦技术针孔共焦反射式光谱仪结构可以配置多个激光器可承重物显微镜种类可选：普通和开放式不能承重物LaRAM HR 拉曼光谱仪性能概括1- 高光谱分辨率（800mm焦长)2- 一英寸高灵敏度CCD3- 针孔共焦，适合高温实验4- 主流反射式光谱仪，可以加载多个波长（244, 325, 365, 441, 458, 473, 488, 514, 532, 633, 785, 830, 1064)5- 配置灵活，操作简单售后服务情况国内最强大的技术支持力量销售支持：7人售后服务支持：7人应用支持：4人（在北京设有拉曼应用中心）HJY北京拉曼光谱应用中心HJ

12、Y拉曼光谱应用中心一角定期举办用户交流会北京大学环境学院 北京大学化学院 （3台）北京大学物理学院（2台）北京大学电子学系北京大学生命科学学院清华大学材料学院 清华大学纳米中心清华大学摩擦学重点实验室清华大学航天学院清华大学微电子学院北京科技大学材料学院北京工业大学北京航空航天大学（2台） HORIBA Jobin Yvon的部分用户中科院半导体所（7台 4台InGaAs）中科院物理所(4台)上海交通大学物理系复旦大学先进材料学院复旦大学化学系催化复旦大学分析中心华东师大物理系（2台 1台InGaAs）上海大学冶金系上海大学材料学院中科院上海技术物理所上海师范大学化学系上海计量测试技术研究院光

13、学室HORIBA Jobin Yvon的部分拉曼用户中国科技大学理化中心中国科技大学化学院南京大学现代分析中心南京大学物理系（3台） 南京师范大学分析中心苏州大学 （2台）中南大学 （2台）武汉大学分析中心湖南大学分析中心中科院山西煤化所（2台）HORIBA Jobin Yvon的部分拉曼用户黑龙江大学化学学院中科院长春物理所吉林大学物理系南开大学东北大学东北师大物理系中科院沈阳金属所（2台）中科院长春光机所中科院大连化物所催化（2台）西北大学物理系西安交通大学（3台）兰州大学物理系HORIBA Jobin Yvon的部分拉曼用户厦门大学化学系暨南大学生物医学工程系天津大学化工系山东大学（2台）浙江大学催化研究所浙江工业大学绿色化学实验室深圳大学物理系（2台）中国石油大学北京石油勘探研究院洛阳船舶材料研究院 HORIBA Jobin Yvon的部分拉曼用户哈佛大学耶鲁大学斯坦福大学伯克利杜克大学佐治亚