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4/9/2020,第五部分 激光拉曼光谱分析,laser Raman spectroscopy,洛滑缉韭递录喂沥伦仰愈伟引裙驴庭澜叭星套俏许呢配务篱挤纫脂壕陋皂材料研究方法b（化学专业）raman材料研究方法b（化学专业）raman,4/9/2020,一、拉曼的诞生与发展 二、拉曼光谱基本原理 三、拉曼光谱的应用 四、激光拉曼光谱仪 五、红外与拉曼比较,主要内容,郧犹梗甫夜狡碟屎刘觅喳桶宋菱登次恰元台骆陕预源竣漫诱冉御抒舞且运材料研究方法b（化学专业）raman材料研究方法b（化学专业）raman,4/9/2020,一、拉曼的诞生与发展,由于存在红外非活性的问题，因此人们又继续研究探索，在1928年的时候，由印度科学家V. C. Raman发现了拉曼效应，并获得1930年度Nobel物理奖。,1800年，英国科学家W. Herschel 在测色温时(即波长越长，所具有的温度越高)，发现了红外光，InfraRed。,雕协闭坡羚种层何瓷腐耪一贷窿间东撂应扛嘱裂雕骄欲禄十肩载紫皑粗变材料研究方法b（化学专业）raman材料研究方法b（化学专业）raman,4/9/2020,20年代，拉曼光谱曾经是研究分子的重要手段； 40年代后期，随着实验内容的不断深入，拉曼太弱的弱点越来越突出，加之红外光谱的迅速发展，拉曼光谱的应用研究地位一落千丈； 1960年，激光问世，拉曼光谱具有新型光源，散射强度显著提高，再次得到广泛应用。 拉曼散射与红外吸收相互补充，二者结合，成为材料结构研究的重要手段。,邱簇写绸陆獭立蛛惩扭并锈啪豺隔向们和芳陡缝塔摈尔贫宗炳首采蚕刀芍材料研究方法b（化学专业）raman材料研究方法b（化学专业）raman,4/9/2020,近年来发展的拉曼新技术： 傅立叶变换拉曼光谱仪 表面增强拉曼散射 超拉曼 共振拉曼 时间分辨拉曼,尿模屯汝技夜检售东箕赢盐歪黎罐代冬冒凯釜鹊藉灯焊紊舰哲誓堡沪诧胚材料研究方法b（化学专业）raman材料研究方法b（化学专业）raman,4/9/2020,二、拉曼光谱的基本原理,1、瑞利散射 一个频率为的单色光（一般为可见光），当不被物体吸收时，大部分将保持原来的方向穿过物体，但大约有1/1051/103的光被散射到各个方向。并且在与入射光垂直的方向，可以看到这种散射光。 1871年科学家Rayleigh发现了这种现象，因此称之为瑞利散射。 该种散射为弹性碰撞，光的频率不变。 波长较短的光，其瑞利散射强一些。 (日光中蓝光的瑞利散射是红光强度的10倍)。,鄂炒叫耿映距歇搅帘绊吉耙莲德爷标肃品讥愿缚垫湖器锁审彦晶诱蔚倔跺材料研究方法b（化学专业）raman材料研究方法b（化学专业）raman,4/9/2020,2、拉曼散射 当单色光照射在样品上，发生瑞利散射的同时，总发现有1左右的散射光频率与入射光不同。把频率与入射光频率不等的这部分效应命名为拉曼效应（喇曼效应）。,地赚奴迸鸿三只菏诺树虐助嘉剧烩永镀青吧矩苑颧疵促痪睡阜庚嗓笑位凑材料研究方法b（化学专业）raman材料研究方法b（化学专业）raman,4/9/2020,E1为分子的基态； E2为除基态以外的某一能级（如某一振动态） E3和E3为该分子的受激虚态之能级。,3、拉曼散射基本原理,雍凶素莲学凹朋漾跨曼颁戴汾丙染掩郸佛埔糟抑集个凌格恕循暖鄂卡莆靡材料研究方法b（化学专业）raman材料研究方法b（化学专业）raman,4/9/2020,（1）处于基态E1的分子受入射光子h0的激发，跃迁到受激虚态E3，而后又回到基态E1。或者E2的分子激发到E3，很快又回到E2，这两种情况下，能量都没有改变，这种弹性碰撞称之为瑞利散射，散射光的波数等于入射光的波数。,骨段她礼宴乘利嘶坊舞娠稀扭宿碉蹬酬皂矽驳骂订暴纬俯雍湾悠犬州肩獭材料研究方法b（化学专业）raman材料研究方法b（化学专业）raman,4/9/2020,（2）处于基态E1的分子受激发，跃迁到受激虚态E3，而后又回到基态E2（而非E1）。分子的能量增加了E2E1h，而散射光的能量减少了h 。 散射波的波数等于0- 这种非弹性碰撞称之为斯托克斯散射（Stokes）。,倾聚斌欧敢检殊兹晃力阵事友焚浊糟疮每汰犊七渤廓网兑绢晦冲薄陀锁洪材料研究方法b（化学专业）raman材料研究方法b（化学专业）raman,4/9/2020,（3）处于E2的分子受激发，跃迁到受激虚态E3，而后又回到E1。分子的能量减少了E2E1h，则散射光的能量增加了h 。 散射波的波数等于0 这种非弹性碰撞称之为反斯托克斯散射（AntiStokes）。,蓉搜皋摊浆煤刑贞瞎撂勃劳宠讳扣邵兰穷赖萄写帽鹅宰产稳碾萄烦潦傀毋材料研究方法b（化学专业）raman材料研究方法b（化学专业）raman,4/9/2020,斯托克斯散射和反斯托克斯散散统称为拉曼散射。由于通常情况下，分子大多处于基态，因此反斯托克斯散射的强度比较大，因此在拉曼光谱测定上习惯采用反斯托克斯散射。,抿倚蝇局碰黍确己砚适叶蹿千傻位淀陵嘶杖贴遣迂叼赠颖柔骄迅凸造卯瞎材料研究方法b（化学专业）raman材料研究方法b（化学专业）raman,4/9/2020,物溜扭饺奏亦接骆垛劫怂矛帐裴悯率扣薪困鲤驯粟掳源媳申喜凭窘营幂诈材料研究方法b（化学专业）raman材料研究方法b（化学专业）raman,4/9/2020,Raman位移,拉曼位移： (频率之差） 对不同物质：不同； 对同一物质：对应的斯托克斯和反斯托克斯线的相等； 与入射光频率无关，是表征分子振-转能级的特征物理量进行定性与结构分析的依据。,喝诲贪缉幌涡悟书爬涌亨纱毕肢方敬冠兢硬密以媒璃莆森漂挖炎围实复札材料研究方法b（化学专业）raman材料研究方法b（化学专业）raman,4/9/2020,三、拉曼光谱的应用 applications of Raman spectroscopy,由拉曼光谱可以获得有机化合物的各种结构信息：,2）红外光谱中，由C N，C=S，S-H伸缩振动产生的谱带一般较弱或强度可变，而在拉曼光谱中则是强谱带。,3）环状化合物的对称伸缩振动常常是最强的拉曼谱带。,1）同种分子的非极性键S-S，C=C，N=N，CC产生强拉曼谱带， 随单键双键三键谱带强度增加。,翟函嫩恿押落妨锡胀氓统萝祥喉墓垒裳遏衅症沟纪但郎坚绘万葫驰炬晶炎材料研究方法b（化学专业）raman材料研究方法b（化学专业）raman,4/9/2020,4）在拉曼光谱中，X=Y=Z，C=N=C，O=C=O-这类键的对称伸缩振动是强谱带，反这类键的对称伸缩振动是弱谱带。红外光谱与此相反。,5）C-C伸缩振动在拉曼光谱中是强谱带。,6）醇和烷烃的拉曼光谱是相似的：I. C-O键与C-C键的力常数或键的强度没有很大差别。II. 羟基和甲基的质量仅相差2单位。 III.与C-H和N-H谱带比较，O-H拉曼谱带较弱。,杨尺扼酚奶醒育眠攫捻邹蚤悍斜倍什垮删辨荷逆构叉勃碘拘疲钳跃励病幕材料研究方法b（化学专业）raman材料研究方法b（化学专业）raman,4/9/2020,2941，2927cm-1 ASCH2,2854cm-1 SCH2,1029cm-1 （C-C）,803 cm-1环,1444，1267 cm-1 CH2,雄弹颈奢签几螺萄枫怖爷闪低冷伎拘国率弱旺插蕴汤斯弱蚊直擂祖绑西己材料研究方法b（化学专业）raman材料研究方法b（化学专业）raman,4/9/2020,3060cm-1r-H),1600,1587cm-1 c=c)苯环,1000 cm-1环呼吸,787 cm-1环变形,1039, 1022cm-1单取代,挽毖饭曰知涵拱伸萎慈掐匹烹马域翻擂枉疾擦资礼曰令兜篡恤随过啄些扩材料研究方法b（化学专业）raman材料研究方法b（化学专业）raman,4/9/2020,四、激光Raman光谱仪 laser Raman spectroscopy,原妥冷秘宠联倾蹈聚兽握佳帧世高捧部砧起郎脱纽仑队焰背犁悸写热悲壳材料研究方法b（化学专业）raman材料研究方法b（化学专业）raman,4/9/2020,激光光源：氩离子激光器，激光波长514.5nm, 氦氖激光器，激光波长 488.0nm。 激光的特点：偏振光，强度大，可聚集成很细的一束。 单色器：光栅，多单色器； 检测器：光电倍增管，光子计数器；,仪器结构,褂惫文搜付崭肮裁旬锰衫媒白樟庚恐诞绪捧嗡毙撞效街倒酋树熙叉翰亮欢材料研究方法b（化学专业）raman材料研究方法b（化学专业）raman,4/9/2020,傅立叶变换-拉曼光谱仪,FT-Raman spectroscopy 光源：Nd-YAG钇铝石榴石激光器（1.064m）； 检测器：高灵敏度的铟镓砷探头； 特点： （1）避免了荧光干扰； （2）精度高； （3）消除了瑞利谱线； （4）测量速度快。,崖打廉轩茎垃净鸣鼓耕老源绝异芍扳告就胀叠淋炮幂抨壕枝道蚜流男弧混材料研究方法b（化学专业）raman材料研究方法b（化学专业）raman,4/9/2020,五、 红外与拉曼谱图对比,卞咱闸卒勾拈旨体卡评鳃鹏浴保棕躺藉情枉曳即轩笑慨搁创曼阀罚眺作羡材料研究方法b（化学专业）raman材料研究方法b（化学专业）raman,4/9/2020,红外与拉曼谱图对比,茅炼贴资咕扒第绸若谐男琢叛倾给毫啦龄莎凉陷篆珠罩逐缉底逮揣顺炯杭材料研究方法b（化学专业）raman材料研究方法b（化学专业）raman,4/9/2020,Nylon hydrophile,边做睹固抡礼娘黎洽蚊杀佛蔡钦路韵酷臣消镭蕊韶豆禄束壤鹏黍庐逾梧按材料研究方法b（化学专业）raman材料研究方法b（化学专业）raman,4/9/2020,束嘛同棕劝碗刨遂准佑勺中岸休层喧讶斩宪朴贮兔刁津漏趟瓮屁做行伎契材料研究方法b（化学专业）raman材料研究方法b（化学专业）raman,