激光拉曼课件

1、激光拉曼光谱-LRS赵银苹201502051激光拉曼光谱-LRS一、背景及原理 1、创始人拉曼简介1 2、拉曼效应的发展二、仪器构造三、应用 1、催化上的应用 2、生物上的应用四、拉曼与红外LRS的背景及原理1、创始人拉曼简介 又译喇曼2（Sir Chandrasekhara Venkata Raman, 1888-1970）出身于印度，父亲是大学数学教师，从小培养他对音乐和乐器的爱好。16岁大学毕业，18岁发表论文，19岁硕士毕业。 由于生病，之后考的是会计行业,以第一名的成绩获得会计助理职位，工作出色但是依然工作之余不忘科研。 因光散射方面的研究工作和喇曼效应的发现，获得了1930年度的诺

2、贝尔物理学奖。 2、拉曼效应的发现LRS的背景及原理 2、拉曼效应的发展3拉曼散射效应的进展：拉曼散射效应是印度物理学家拉曼（C.V.Raman）于1928年首次发现的，本人也因此荣获1930年的诺贝尔物理学奖。 19281940年，受到广泛的重视，曾是研究分子结构的主要手段。这是因为可见光分光技术和照相感光技术已经发展起来的缘故；19401960年，拉曼光谱的地位一落千丈。主要是因为拉曼效应太弱（约为入射光强的10-6），并要求被测样品的体积必须足够大、无色、无尘埃、无荧光等等。所以到40年代中期，红外技术的进步和商品化更使拉曼光谱的应用一度衰落；1960年以后，激光技术的发展使拉曼技术得以

3、复兴。由于激光束的高亮度、方向性和偏振性等优点，成为拉曼光谱的理想光源。随探测技术的改进和对被测样品要求的降低，目前在物理、化学、医药、工业等各个领域拉曼光谱得到了广泛的应用，越来越受研究者的重视。1. Raman光谱特点1. Raman光谱特点(1) 拉曼光谱记录的是stoke 线。(2) 测量相对单色激发光频率的位移。 把入射光频率位置作为零，频率位移(拉曼位移)的数值正好对应于分子振动或转动能级跃迁的频率。(3) 激发光是可见光，在可见光区测分子振动光谱。(4) 拉曼光谱中的基团振动频率和红外光谱相同。 酮羰基的伸缩振动在红外光谱中位于1710cm-1附近，而拉曼光谱中总在（1710土3

4、）cm-1。 结构流程激光光源、试样池、单色器、检测器。主要部件 He-Ne激光器，波长632.8 nm 。 Ar激光器， 波长514.5 nm，488.0 nm； 散射强度1/4 。单色器： 光栅，多单色器。检测器： 光电倍增管， 光子计数器。 激光光源： 目前光谱仪主要有：色散型拉曼光谱仪、傅里叶变换-拉曼光谱仪、便捷式拉曼光谱仪、共焦显微拉曼光谱仪等6。 实际上拉曼散射信号非常弱，通常是入射光的一万分之一或者更弱，所以以前拉曼光谱仪非常复杂。目前仪器大多进行了改进一般用连续波激光器6、脉冲激光器来增强散射信号。 此外增强拉曼效应还可以采用共振散射7、表面增强拉曼散射(SERS)7。LRS

5、的仪器构造LRS的仪器构造1、催化上的应用 拉曼光谱是鉴定物质分子结构的有力工具，而传统的拉曼光谱在可见区极易产生荧光，而荧光的强度是拉曼强度几万到几百万倍，因此常规拉曼严重受到荧光的干扰8。 在催化研究中尤为突出，因为催化剂表面极易产生荧光特别是碳氢化合物种存在时，表面荧光非常强，特别是在石油化工催化工程中不可避免产生各种碳氢物种9。 LRS的应用 对催化裂化汽油11进行选择性加氢脱硫是生产低硫汽油的重要技术加氢脱硫催化剂活性金属的存在形态直接关系到催化剂的活性和选择性。利用激光拉曼光谱方法研究一些加氢脱硫催化剂。通过拉曼峰的归属给出其活性组元的存在形态，合理的分峰给出活性金属各种存在形式的

6、含量及其在载体表面的分散状态，可以得出催化活性的高低12。LRS的应用LRS的应用 2、生物上的应用 拉曼光谱具有灵敏度高、所需样品浓度低(10-310-6molL)、反映信息量大以及不受水溶剂的干扰等优点13，此外还可以针对复杂分子的不同生色团选择性的共振激发(生物分子在250750 nm范围内有较强的吸收谱带)，因此拉曼光谱被广泛用于研究DNA、胆色素、卟啉等生物分子的结构表征及其与药物分子的相互作用14。 特别是眼球晶体、皮肤及癌组织等生物组织切片，可以不处理直接进行测定。生物上一般适合用傅里叶变换-拉曼光谱仪，具有高分辨等优点15。 拉曼与红外的差别163.红外活性和拉曼活性振动红外活

7、性振动 .永久偶极矩；极性基团。 .瞬间偶极矩；非对称分子。红外活性振动-伴有偶极矩变化的振动可以产生红外吸收谱带。拉曼活性振动 诱导偶极矩 = E 非极性基团，对称分子。 拉曼活性振动-伴随有极化率变化的振动。 对称分子： 对称振动拉曼活性。不对称振动红外活性 Eeer拉曼光谱与红外光谱分析方法比较(1) 一般说来极性基因的振动和分子非对称振动使分子的偶极矩变化，所以是红外活性的。(2) 非极性基因的振动和分子的全对称振动使分子极化率变化，所以是拉曼活性的。(3)拉曼光谱最适用于研究同种原子的非极性健如 SS，NN，CC，CC等的振动。(4)红外光谱适用于研究不同种原子的极性键如 CO，CH

8、，NH，OH等的振动。(5)二种光谱方法互相补充，对分子结构的鉴定红外和拉曼是两种相互补充而不能代替的光谱方法。二、 拉曼光谱的谱图特征1）同种原子非极性键SS，CC，NN，CC, 强拉曼谱带， 随单键双键三键谱带强度增加2）红外光谱中，由CN，CS，SH伸缩振动的谱带较弱或强度可变，而拉曼光谱中则是强谱带3）强极性基团在拉曼中是弱谱带如极性基因CO在红外中是强谱带，而在Raman中是弱谱带。由拉曼光谱可以获得有机化合物的各种结构信息：红外光谱：基团；拉曼光谱：分子骨架测定。拉曼与红外的差别17拉曼与红外的差别17拉曼光谱1600cm-1,1587cm-1 c=c)苯环;787 cm-1环变形

9、仪器使用中的注意事项1.保证使用环境：具备暗室条件；无强震动 源、无强电磁干扰；不可受阳光直射。2.光学器件表面有灰尘，不允许接触擦拭， 可用气球小心吹掉。3.实验结束，首先取出样品，关断电源。4.注意激光器电源开、关机的顺序正好相反。参考文献12Christy A A，Egeberg P KQuantitative determination of saturated and unsaturated fatty acids in edible oils by infrared spectroscopy and chemometricsJ.hemometr.Intell.Lab2006，82(

10、卜2)：130-1363赵金涛，徐存英，段云彪，等痕迹走私海洛因显微拉曼测试分析光谱学与光谱分析J2002，22(4)：588-5904梁二军，张鹏翔核黄素银溶胶体体系的吸收光谱和表面增强共振拉曼光谱物理学报J，1991，40(2)：198-2035张鹏翔物性的光散射研究J物理，1988，16(8)：505-5126A Mahadev-Jamen，R Riehard-Kortum，J Biomedopt，1996.7Christy A A;Egeberg P K Quantitative determination of saturated and unsaturated fatty acid

11、s in edible oils by infrared spectroscopy and chemometrics 2006(1-2).8陆峰;吴玉田;柴逸峰食品(药品)安全时代的分子光谱法期刊论文-生命科学仪器 2007(11).9Weaver M J Raman and infrared spectroscopies as in situ probes of catalytic adsorbate chemistry at electrochemical and related metal-gas interfaces:Some perspectives and prospects 19

12、99(1-2).10吕九如;张志琪;万家亮.分析化学 2001.参考文献11. 赵亚佩.陈宁拉曼光谱无损检测技术在医学上的应用期刊论文-数理医药学杂志2011,24(5).12胡继明 激光拉曼光谱在生物医学领域中的应用会议论文-2006.13 方立铭.FANG Li-ming 激光拉曼光谱在白内障研究中的应用期刊论文-医学综述2011,17(10).14胡继明 拉曼光谱在生物医学领域中的应用会议论文-200315 潘志方.邓献.Pan Zhifang.Zheng Xian 光谱诊断技术在现代医学中的应用期刊论文-大学物理实验2007,20(3).16胡继明.沈爱国.谢微拉曼光谱在生物医学分析中的应用会议论文-2009.17姚淑霞 光谱技术应用于乳腺癌诊断的研究学位论文-2004.18马枫茹 拉曼光谱在血清、黑素瘤及R6G单分子检测中的应用学位论文-2007.19.GXiong，Can Li，ZFeng，Ying，O-Xin and J-LiuJCatal-186，234(1999).20.GXiongFeng，