拉曼光谱学指南
拉曼初学者视频系列
《初学者拉曼》作者:Yan DI
拉曼专家迪言与我们一起创建了一个教育系列，他以简单的方式为初学者解释拉曼。
拉曼光谱基础
什么是拉曼光谱学?
拉曼基本原理
拉曼光谱属于振动光谱的范畴。这意味着它通过用光来产生(激发)分子振动，然后解释这种相互作用，从而对样品进行化学分析。雷竞技怎么下载
它是基于当物质被光照射时发生的光的非弹性散射。由于波长的变化相对于照射光的波长变化很小，在使用单色光源时最容易观察到波长的变化。
在这种(单色光)与样品相互作用后，它的一小部分改变了波长。这种变化被称为拉曼效应。我们现在可以收集这些光，并利用它们获取样品的信息。
拉曼效应
为了更好地理解，有必要知道，当光子(光)“撞击”物质时，大部分散射光保持其波长不变。
例如，如果你用绿色的激光笔指着一堵墙，你总是会看到一个绿色的点。散射后的光明显具有相同的颜色，这种现象称为瑞利散射。
然而，也会发生非弹性散射过程，从而导致发射不同波长的光。这通常与分子振动有关。雷竞技怎么下载这种散射现象被称为拉曼效应，是阿道夫·斯米卡尔在1923年预测到的，并在1930年被C.V.拉曼发现。
利用拉曼效应进行光谱学
拉曼效应的发现和理解为一种新的光谱学打开了大门。然而，拉曼光谱直到激光的发现才真正起飞，因为单色光的使用起着重要的作用。
因此，样品用激光照射，一些散射光用光谱仪(色散或FT技术)进行分析。最后，我们得到了拉曼光谱，它向我们展示了所研究材料的特征信号或“波段”。
拉曼光谱是如何工作的?
令人惊讶的是，建造一个拉曼光谱仪其实很简单!如果你看看YouTube，你甚至会发现DIY视频，告诉你如何设置一个非常基本的实验来获取光谱数据。这就是为什么你会发现几乎任何形式的拉曼光谱仪:拉曼手持，显微镜和过程光谱仪。
为了获得拉曼光谱，你只需要将激光聚焦到你想要研究的样品上。然而，该样品不能对用于激发的激光显示荧光。如果是这样的话，荧光将覆盖大部分的拉曼效应，因为相比之下，它是如此微弱。
在激光照射样品后，散射光通过滤光片(以消除来自激发激光的任何光)。然后将其定向到光栅上，光栅将非弹性部分像棱镜一样按波长分布。最后，这些光线被定向到CCD传感器，然后根据强度输出光谱。
拉曼光谱是什么样的?
在开始时，我们提到拉曼光谱包含某些“波段”或信号。它们对于某些官能团是独一无二的，对于物质也是如此。它们不仅提供了物质的化学组成，还提供了结晶度、多态性或压力和温度变化的信息。
拉曼光谱是材料研究、新药物开发以及任何需要纳米级化学微量分析的强大工具。雷竞技网页版没错，拉曼可以分析0.5微米(500纳米)的样品。你只需要一台共聚焦拉曼显微镜。
关于拉曼显微镜
通常，用于拉曼光谱的激光在可见光范围内，这意味着它可以自由地通过用于采样载玻片或显微镜透镜的玻璃。因此，将拉曼光谱仪集成到标准显微镜的光学系统中是非常可行的。
事实上，通常显微镜比经典的台式拉曼光谱仪更受欢迎，因为它提供了“指向和拍摄”方法，并且不需要大量额外的样品制备。样品(如石墨烯纤维)放置在物镜下，用显微镜瞄准并直接分析。
简单地说，拉曼显微镜是一种用于进行拉曼光谱分析的激光显微设备。力量,拉曼显微镜和成像起着核心作用，这就是为什么我们有一个专门的网站来介绍它。
拉曼光谱常见问题
关于拉曼光谱的常见问题
什么是拉曼光谱学?
拉曼光谱学是基于光与物质化学键的相互作用。这产生了关于化学结构、多态性、结晶度和分子动力学的详细信息。雷竞技怎么下载
拉曼光谱提供了什么信息?
拉曼光谱就像一个化学指纹，可以清楚地识别分子或物质。就像人类的指纹一样，它可以与参考库进行比较，以非常快速地识别材料或将其与其他材料区分开来。这样的拉曼光谱库通常包含数百个光谱，与样品的光谱进行比较，以确定分析物。
它提供了一个样本的见解:
- 化学成分及性质
- 结晶度和多态性
- 污染和缺陷
- 热暴露和机械暴露
有样品要求吗?
拉曼是一种通用的采样技术，因此适用于无机和有机材料。雷竞技网页版然而，由于它是基于相当弱的拉曼效应，其他光谱效应和某些材料性质可能会严重干扰。
在样品荧光的情况下，样品不会产生良好的拉曼光谱。然而，切换到近红外(NIR)激光和FT-Raman技术是一个可行的解决方案。另一个更重要的问题是强吸收(例如黑色)样品，例如碳填充聚合物。
获得拉曼光谱需要多少时间?
拉曼测量所需的时间取决于几个因素，如所需的光谱质量、样品性质，当然还有所使用的拉曼光谱仪。通常，高质量的拉曼光谱可以在几秒钟内获得。
拉曼光谱有哪些应用?
拉曼光谱可用于所有需要非破坏性(微观)化学分析和成像的领域。它为定性和定量分析问题提供答案。
一般来说，拉曼易于使用，并快速提供关键信息，以表征样品的化学成分和结构。基本上，样品是固体、液体还是气体都无关紧要。
以下是拉曼光谱的一些应用:
- 药品
- 地质矿物学
- 半导体
- 材料研究
- 医疗保健
