像红外(IR)光谱,拉曼光谱是一种振动光谱。这些类似的方法有不同的品质,红外波段出现由于分子的偶极矩的变化和喇曼乐队出现由于分子极化率的改变。
许多转换禁止在红外拉曼,因此这些技术往往是结合使用。本文简明地描述了喇曼效应,概述了拉曼光谱的好处,和拉曼仪器的关键部件。
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图1所示。瑞利散射的能级图,斯托克斯拉曼散射,anti-Stokes喇曼散射。
拉曼效应
一束光最初传送到一个样本,导致光子的吸收和散射。大多数这些分散光子与原始光子相同的波长,称为瑞利散射。
然而,很少(~ 1/107)的分布式辐射是搬到另一个波长,称为拉曼散射。大多数的这些拉曼散射光子搬到更大的波长,称为斯托克斯位移。时而,一分钟号码转移到亚波长,叫做anti-Stokes转变。
在这三个场景中,最初的光子会导致激发电子,进入更大的能量位置,之前回落到一个较低的水平,辐射光子是分散的。如果电子回落到原来的水平,导致瑞利散射。然而,如果电子回落到另一个水平,然后拉曼散射发生。
当合成能量位置低于原来的水平,这称为斯托克斯拉曼散射。这种散射过程比anti-Stokes散射更常见。电子在正常温度范围内可能的最小能量状态,符合玻尔兹曼分布,解释了为什么anti-stokes散射并不常见。
正如前面解释的,拉曼光谱是一种振动光谱。这表明改变内出现由于分子的振动能量。这些振动涉及检测官能团,所以策划能量转换在频谱允许分子识别。
的拉曼光谱
策划喇曼散射辐射的大小作为频率的函数变化从原始辐射(经常以波数为单位,厘米1产生拉曼光谱。这种变化称为拉曼的转变。差值,这种变化与原始辐射的频率。通常,只斯托克斯地区地区使用。尽管anti-Stokes频谱完全相同的模式,其强度低得多。
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图2。拉曼光谱的两个甲基氯硅烷说明如何区分这两个物种的拉曼光谱。每个物种的特征拉曼乐队标有星号(*)。
拉曼光谱的优点
这种形式的光谱学化学考试是非常有效的,因为大量的属性,如;特异性高、水系统兼容性,缺乏特定的样品制备,和短的时间尺度。
特异性:由于拉曼测量整体振动,产生拉曼乐队有一个特殊的信噪比和不重叠。因此,可以利用拉曼光谱在许多不同的应用程序,从创建示例“指纹”,创建复杂的化学反应机制模型。
分析水系统:水的红外光谱的强度和复杂性意味着红外应用在水的分析解决方案是不够的,因为它导致大型水乐队的干涉。比较,水的拉曼光谱是小而不突兀的,这意味着一个好的光谱可以从物种内收集水物质。
没有样品制备:大多数化学分析技术需要非常特定的样品制备。然而,拉曼并不需要这个,事实上,甚至不需要与样品接触。相反,拉曼点亮了样本用激光散射光子和措施。因此这意味着拉曼光谱极其无损。
短时间尺度:拉曼光谱可以积累了几秒,因此可以利用拉曼测量化学反应在“实时”。
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图3。原理图的RamanRxn1TM从凯泽拉曼光谱仪光学系统,公司。
拉曼仪器
正常拉曼光谱仪由三个组成部分:激光器,测量装置,摄谱仪。
激光器:产生一束单色光的能力是激光的理想仪器兴奋的拉曼光谱。足够的强度产生拉曼散射的有效浓度和允许一个干净的光谱,这没有多余的乐队。选择激光显示优秀的和最小的背景发射波长稳定。
调查:探测器收集分散的光子,而过滤掉瑞利散射和额外的背景信号光纤电缆。然后将这些信息传递给摄谱仪。许多探测目标和传输入射激光束。
摄谱仪:喇曼散射光子最初进入通过光栅摄谱仪和传输,而波长分开,带到一个检测器。这个措施在每个波长拉曼信号的强度,然后绘制的拉曼光谱。
引用:
- 拉曼光谱的分析应用;佩尔蒂埃,M.J.Ed。布莱克威尔:牛津大学出版社,1999年。
- 拉曼光谱的手册:从研究实验室过程线;刘易斯,起始点爱德华兹,H.G.M.、Eds;马塞尔•德克尔:纽约,2001年
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