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今天，小编就为大家深入讲解一下激光拉曼光谱仪。 这种光学应用仪器的原理是什么，它的用途是什么？ 本文将为您介绍。

了解激光拉曼光谱

拉曼光谱是研究化合物分子受光照射后的散射、散射光与入射光能级差与化合物振动频率和转动频率之间关系的分析方法。

与红外光谱相似，拉曼光谱是一种振动光谱技术。 不同的是，前者与分子振动时偶极矩的变化有关，而拉曼效应是分子极化率变化的结果，测得的是非弹性散射辐射。

一定波长的电磁波作用于被研究物质的分子光纤光谱仪 单色光源，引起分子相应的能级跃迁，产生分子吸收光谱。 引起分子电子能级跃迁的光谱称为电子吸收光谱，其波长在紫外至可见光区，故称为紫外-可见光谱。

电子能级跃迁伴随着振动和旋转能级跃迁。 引起分子振动能级跃迁的光谱称为振动谱，振动能级跃迁伴随着旋转能级跃迁。 拉曼散射光谱是分子的振动旋转光谱。 当用远红外光照射分子时，只会引起分子内转动能级的跃迁，得到纯转动光谱。

拉曼光谱的优点是快速、准确，测量时通常不破坏样品（固体、半固体、液体或气体），样品制备简单甚至不需要样品制备。 光谱带信号通常在可见光或近红外范围内，可以与光纤有效耦合。

这也意味着可以从封装在任何激光透明介质（例如玻璃、塑料或溶解在水中）的样品中获得波段信号。 现代拉曼光谱仪使用简单，分析速度快（几秒到几分钟），性能可靠。 因此，拉曼光谱在某种意义上比其他光谱技术更容易与其他分析技术结合使用（可以使用单变量和多变量方法和校准。

分析型激光拉曼光谱仪

激光拉曼光谱仪是集激光光谱、精密机械和微电子系统为一体的综合测量系统。 最终的结果是得到散射介质在一定方向上具有一定偏振态的散射光强度的频率分布谱图。

激光拉曼光谱仪分析是一种无损的微区分析方法。 液体、粉末和各种固体样品无需特殊处理即可用于拉曼光谱的测定。

拉曼光谱可单独使用或与其他技术（如X射线衍射光谱、红外吸收光谱、中子散射等）结合使用，可以轻松测定离子、分子种类和材料结构。

它的应用主要是分析各种固态、液态和气态物质的分子组成、结构和相对含量，从而实现对物质的鉴别和定性。

激光拉曼光谱仪的主要组成部分有：激光光源、样品池、单色仪、光电检测器、记录仪和计算机。

激光光源：多用途连续气体激发器，包括主波长为632.8nm的He-Ne激光器和主波长为514.5nm和488.0nm的Ar离子激光器。

样品池：常用的微毛细管和恒液池、气池和片剂样品架。

单色器：激光拉曼光谱仪的心脏光纤光谱仪 单色光源，能最大限度减少杂散光，色散性能好。 光栅通常用于分光，双单色器用于增强效果。

检测系统：对于可见光谱区的拉曼散射光，可采用光电倍增管作为检测器。 它由光子计数器检测，其测量范围可达几个数量级。

工作准则

激光拉曼光谱仪一定波长的电磁波作用于被研究物质的分子，引起分子相应能级的跃迁，产生分子吸收光谱。 引起分子电子能级跃迁的光谱称为电子吸收光谱，其波长在紫外至可见光区，故称为紫外-可见光谱。

电子能级跃迁伴随着振动和旋转能级跃迁。 引起分子振动能级跃迁的光谱称为振动谱，振动能级跃迁伴随着旋转能级跃迁。

拉曼散射光谱是分子的振动旋转光谱。 当用远红外光照射分子时，只会引起分子内转动能级的跃迁，得到纯转动光谱。

拉曼光谱是研究化合物分子受光照射后的散射、散射光与入射光能级差与化合物振动频率和转动频率之间关系的分析方法。

与红外光谱相似，拉曼光谱是一种振动光谱技术。 不同的是，前者与分子振动时偶极矩的变化有关，而拉曼效应是分子极化率变化的结果，测得的是非弹性散射辐射。

主要应用

在有机化学中的应用

拉曼光谱在有机化学中主要用作结构鉴定的手段。 拉曼位移的大小和强度以及拉曼峰的形状是确定化学键和官能团的重要依据。 利用偏振特性，拉曼光谱也可以作为判断顺反结构的依据。

在聚合物上的应用

拉曼光谱可以提供有关碳链或环的结构信息。 拉曼光谱在确定异构体（单体异构、位置异构、几何异构和空间异构等）的研究中可以发挥独特的作用。 聚吡咯、聚噻吩等电活性聚合物的研究经常使用拉曼光谱作为工具。 拉曼光谱用于研究，例如观察和测量聚乙烯磨损碎片的结晶度。

在生物学中的应用

拉曼光谱是研究生物大分子的有力手段。 由于水的拉曼光谱很弱，光谱很简单，拉曼光谱可以研究生物大分子在接近自然状态和活性状态的结构和变化。 拉曼光谱在蛋白质二级结构研究、DNA与致癌物分子的相互作用、视紫红质在光循环中的结构变化、动脉硬化手术中的钙化沉积、红细胞膜的研究等方面的应用已有文献报道。 报道。 利用FT-Raman消除生物大分子荧光干扰的成功案例很多。

在表面和薄膜上的应用

拉曼光谱已成为检测和鉴定CVD（化学气相沉积）制备的薄膜的手段。 此外，LB薄膜的拉曼光谱研究和二氧化硅氮化物薄膜的拉曼光谱研究也有报道。

虽然拉曼散射较弱，但拉曼光谱通常不够灵敏，但采用工业振动或表面增强拉曼技术可以大大提高拉曼光谱的灵敏度。 表面增强拉曼光谱（SERS）已成为拉曼光谱研究的一个活跃领域。

便携式激光拉曼光谱仪

便携式拉曼光谱仪是现场快速、非接触检测的重要工具，在液体样品的检测中具有明显的优势。

便携式激光拉曼光谱仪器的最新发展主要表现在以下几个方面：

首先，仪器的信噪比大大提高。 从仪器理论来看，S/N与激光器的稳定性、单色器的SBW、杂散光、灯箱和准直镜、物镜的孔径、CCD的灵敏度等密切相关。 因此，对于光源为785nm的便携式仪器，直接测得的S/N一般在1000:1以内。 北京华映光电有限公司研制的785nm新型ExR510便携式激光拉曼光谱仪，采用了我国独有的消除荧光背景和降噪专利技术。 脱颖而出。

二是仪器的分辨率大大提高。 国际上便携式激光拉曼光谱仪的分辨率一般在4-12cm-1范围内。 法国JY公司的大型台式激光拉曼光谱仪焦距为800mm。 该仪器虽然采用优质灯箱和三级光谱结构，但分辨率仅在0.5-0.8cm-1之间，难以提高。 目前已知北京华映ExR510分辨率达到2.8cm-1，处于国际领先水平。

三是新型激光拉曼光谱仪器不断涌现。 2017年，安捷伦推出了最新的拉曼专利技术：空间位移拉曼光谱（SORS）和透射拉曼光谱（TRS）。 其中，SORS用途广泛，TRS在定量分析检测方面具有更高的准确性。 2018年3月，BDTek推出新型透视拉曼光谱仪STRaman，在美国匹兹堡分析化学与光谱应用大会暨展览会上荣获卓越金奖。 我国南京建智仪器公司近日推出首款便携式差分拉曼光谱仪，具有抗干扰、信噪比大等优点，值得期待。

四是组合技术得到长足发展。 联用技术的大发展已成为当今世界分析仪器发展的主要趋势之一。 科技部“十二五”重大仪器专项“薄层扫描-便携式激光拉曼光谱仪及其应用”通过技术验收。 该仪器具有体积小、重量轻、自动化程度高等特点。 国际第一。

Sers效应的发现，为普通拉曼散射光谱难以开展的研究工作带来了新的转折点。 拉曼光谱的高选择性使得Sers在许多领域得到广泛应用。 目前已完成拉曼光谱法对食品中低至10-8-10-10mol/L或低至ng至pg含量的蛋白质、核酸等食品的测定。

此外，还实现了五组分定性和定量分析。 最后，在食品和药品中，拉曼光谱可以分析脂肪和油中出现的 π 键，预测饱和度并确定油的异构化率，还可以识别包装材料中回收材料的掺假。