拉曼光谱（二） 向斌 中科大材料工程系
拉曼光谱(二) 向 斌 中科大材料工程系
拉曼光谱仪 ◆色散型拉曼光谱仪 ◆傅里叶变换-拉曼光谱仪 ◆表面增强共振拉曼光谱仪 ◆色散型拉曼光谱仪使用衍射光栅分光仪（本质上等同棱镜分光），把来自样品的散射光进行色散，然后使 用CCD之类的多通道探测器进行探测，最后探测到光强度-波长分布，即为拉曼光谱 ◆傅里叶变换拉曼光谱仪利用迈克尔干涉仪，利用通过不同路径的散射光之间的光程差产生干涉花样，即干 涉谱图，基于干涉谱图，可以得到拉曼光谱 傅里叶拉曼侧重有机样品的分析，用的是近红外激光器(1064)，能量较低，信号弱。（但是它通过信号的 累加提高信燥比，这样大大减弱了荧光背景，减少了样品的荧光干扰)，并且价格便宜。而色散型拉曼可选不 同波长的激光器(200-800nm),能量高，灵敏度高
拉曼光谱仪 ◆ 色散型拉曼光谱仪 ◆ 傅里叶变换-拉曼光谱仪 ◆ 表面增强共振拉曼光谱仪 ◆ 色散型拉曼光谱仪使用衍射光栅分光仪（本质上等同棱镜分光），把来自样品的散射光进行色散，然后使 用CCD之类的多通道探测器进行探测，最后探测到光强度-波长分布，即为拉曼光谱 ◆ 傅里叶变换拉曼光谱仪利用迈克尔干涉仪，利用通过不同路径的散射光之间的光程差产生干涉花样，即干 涉谱图，基于干涉谱图，可以得到拉曼光谱 傅里叶拉曼侧重有机样品的分析，用的是近红外激光器 （1064），能量较低，信号弱。（但是它通过信号的 累加提高信燥比，这样大大减弱了荧光背景，减少了样品的荧光干扰），并且价格便宜。而色散型拉曼可选不 同波长的激光器（200-800 nm），能量高，灵敏度高
·单色器 ·色散型Raman光谱仪采用多单色器系统，如双单色器、三单 亮器使竅兜暖很草套餐差钠A覆得辏消除杂散 ·在傅里叶变换Raman光谱仪中，以Michelson(迈克耳孙)干涉 缝绕募异霧酸集质稍美脾赛商，可采用红外薇光光，以 ·检测器 ·一般采用光电倍增管。 ·为减少荧光的干扰，在色散型仪器中可用CCD检测器。 ·常用的检测器为Ga-As阴极光电倍增管，光谱响应范围宽，量 子效率高，而且在可见光区内的响应稳定。 ·傅里叶变换型仪器中多选用液氮冷却锗光电阻作为检测器
• 单色器 • 色散型Raman光谱仪采用多单色器系统，如双单色器、三单 色器。最好的是带有全息光栅的双单色器，能有效消除杂散 光，使与激光波长非常接近的弱Raman线得到检测。 • 在傅里叶变换Raman光谱仪中，以Michelson(迈克耳孙)干涉 仪代替色散元件，光源利用率高，可采用红外激光光源，以 避免分析物或杂质的荧光干扰。 • 检测器 • 一般采用光电倍增管。 • 为减少荧光的干扰，在色散型仪器中可用CCD检测器。 • 常用的检测器为Ga-As阴极光电倍增管，光谱响应范围宽，量 子效率高，而且在可见光区内的响应稳定。 • 傅里叶变换型仪器中多选用液氮冷却锗光电阻作为检测器
·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： 样品室 双单色仪 检测和记录 反射镜 样品池 激光器 单色器 检湖器 激光光源 反射镜
• 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： 样品室 激光器 双单色仪 检测和记录
色散型Raman光谱仪 ·光源 ·由于Raman散射很弱，现代Raman光谱仪的光源多采用高强 度的激光光源。 ·激光光源包括连续波激光器和脉冲激光器。 ·由于高强度激光光源易使试样分解，尤其是对生物大分子、 聚合物等，因此一般采用旋转技术加以克服。 ·样品池 ·Raman光谱法用玻璃作窗口。 ·气体试样放在多重反射气槽或激光器的共振腔内。 ·液体试样采用常规试样池。 ·透明棒状、块状和片状固体可直接进行测定。 ·粉末试样可放入玻璃试样管或压片测定
• 光源 • 由于Raman散射很弱，现代Raman光谱仪的光源多采用高强 度的激光光源。 • 激光光源包括连续波激光器和脉冲激光器。 • 由于高强度激光光源易使试样分解，尤其是对生物大分子、 聚合物等，因此一般采用旋转技术加以克服。 • 样品池 • Raman光谱法用玻璃作窗口。 • 气体试样放在多重反射气槽或激光器的共振腔内。 • 液体试样采用常规试样池。 • 透明棒状、块状和片状固体可直接进行测定。 • 粉末试样可放入玻璃试样管或压片测定。 色散型Raman光谱仪
傅里叶变换Raman光谱仪 FT-Raman spectroscopy ·仪器结构 ◆光源：Nd-YAG钇铝石榴石激光器(1.064μm) 液氮冷却 检灣器 固定镜 试样 束分离器 200mm 透镜 迈克耳孙干涉仪的 作用：发出的光分 空间 移动镜 成两光束后，再以 滤光片 不同的光程差重新 抛物柱面 聚光镜 组合，发生干涉现 介质滤光片 象。相干光强度出 现极大、极小值。 Nd/Y AG
• 仪器结构 傅里叶变换Raman光谱仪 ◆ FT-Raman spectroscopy ◆ 光源：Nd-YAG钇铝石榴石激光器（1.064m） 迈克耳孙干涉仪的 作用：发出的光分 成两光束后,再以 不同的光程差重新 组合,发生干涉现 象。相干光强度出 现极大、极小值
傅里叶变换Raman光谱仪 ·特点 ·傅里叶变换Raman光谱仪光源发射波长位于近红外 区，能量较低，既可以消除荧光干扰，还可以避免 某些试样受激光照射而分解，非常有利于有机化合 物、高分子及生物大分子等的研究。但对一般分子 的研究，其Ramani散射信号比常规激光Raman散射信 号要弱。 ·同时，该仪器与傅里叶变换红外光谱仪一样，还具 有扫描速度快、分辨率高、波数精度及重现性好等 特点
• 特点 • 傅里叶变换Raman光谱仪光源发射波长位于近红外 区，能量较低，既可以消除荧光干扰，还可以避免 某些试样受激光照射而分解，非常有利于有机化合 物、高分子及生物大分子等的研究。但对一般分子 的研究，其Raman散射信号比常规激光Raman散射信 号要弱。 • 同时，该仪器与傅里叶变换红外光谱仪一样，还具 有扫描速度快、分辨率高、波数精度及重现性好等 特点。 傅里叶变换Raman光谱仪
简单来说，分光元件不同： ◆傅里叶拉曼利用迈克尔逊干涉仪将不同拉曼频移的混合光分成单色光进行 记录 ◆色散型拉曼利用光栅，棱镜等将不同拉曼频移的混合光分成单色光进行记 录
简单来说，分光元件不同： ◆ 傅里叶拉曼利用迈克尔逊干涉仪将不同拉曼频移的混合光分成单色光进行 记录 ◆ 色散型拉曼利用光栅，棱镜等将不同拉曼频移的混合光分成单色光进行记 录
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
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
1)光谱分辨率 高光谱分辩率 低光谱分辨率 Raman shift(cm1) 不同分辨率的拉曼光谱图
1）光谱分辨率 Raman shift(cm-1 ) Intensity(a.u.) 不同分辨率的拉曼光谱图