激光拉曼光譜分析Ramanlaser

spectroscopy

邱東敏激光為什么是拉曼光譜的理想光源？拉曼散射的發(fā)展

1928年，印度物理學(xué)家拉曼（G.V.Raman）首次發(fā)現(xiàn)拉曼散射效應(yīng)，榮獲1930年諾貝爾物理學(xué)獎。1928——1930年，拉曼光譜成為研究光譜的主要手段。因為拉曼光譜喇曼頻率及強度、偏振等標志著散射物質(zhì)的性質(zhì)。1940——1960年，拉曼光譜地位一落千丈，主要是因為拉曼效應(yīng)太弱，并要求被測樣品體積足夠大、無色、無塵埃、無熒光等。1960年后，由于激光技術(shù)的發(fā)展，使得拉曼再度復(fù)興。用激光替代汞燈作為拉曼實驗光源。激光成為了理想光源。激光光源其靈敏度比常規(guī)光源拉曼光譜可提高104~107倍，加之活性載體表面選擇吸附分子對熒光發(fā)射的抑制，使分析的信噪比大大提高。（1）激光亮度極強，可得到較強的拉曼射線。（2）激光的單色性極好，有利于得到高質(zhì)量的拉曼光譜圖。

（3）激光的準直性可使激光束匯聚到試樣的微小部位以得到該部位的拉曼信息。

（4）激光幾乎完全是線偏振光，簡化了去偏振度的測量。（5）激光的功率密度強，方向性好，使得光與物質(zhì)發(fā)生相互作用時散射截面（粒子與粒子的碰撞概率)增大，拉曼散射增強，從而得到較強的拉曼光譜信號。同時，我們還可以用譜線寬度窄的激光器，多波長激光器一起使用，這樣拉曼效果才能出來比較好何謂瑞利散射、拉曼散射、斯托克斯散射、反斯托克斯散射？

瑞利散射當(dāng)一束激發(fā)光的光子與作為散射中心的分子發(fā)生相互作用時，大部分光子僅是改變了方向，發(fā)生散射，而光的頻率仍與激發(fā)光源一致，這種散射稱為瑞利散射。光通過介質(zhì)時由于入射光與分子運動相互作用而引起的頻率及方向發(fā)生變化的散射。其散射光的強度約占總散射光強度的10－3。拉曼散射的產(chǎn)生原因是光子與分子之間發(fā)生了能量交換，改變了光子的能量。拉曼效應(yīng)斯托克斯（Stokes）拉曼散射處于振動基態(tài)的分子E0，被入射光激發(fā)到虛擬態(tài)，然后回到振動激發(fā)態(tài)E1，產(chǎn)生能量為ΔE＝E1－E0

=h(v1-v0)拉曼散射，由此可以獲得相應(yīng)光子的頻率改變Δν＝ΔE/h。這種散射光的能量比入射光的能量低此過程稱為斯托克斯散射。

反斯托克斯拉曼散射處于振動激發(fā)態(tài)的分子，被入射光激發(fā)到虛擬態(tài)后躍遷會振動基態(tài)，產(chǎn)生能量為h(v0+v1)的拉曼散射，稱為反斯托克斯散射。hnhn’n=n’n=n’Rayleighscattering:Iλ-4n=n’這種現(xiàn)象稱為拉曼散射RamanRayleighRamanscatteringantistokesstokes虛能級準激發(fā)態(tài)基態(tài)激發(fā)態(tài)拉曼原理為何斯托克斯譜線強度比反斯托克斯譜線大？按照統(tǒng)計分布率，分子數(shù)在熱平衡下按能量的分布為玻耳茲曼分布，其中α為能級E的簡并度，因此布居在較高能級上的