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拉曼课堂小知识（三）——拉曼光谱技术
1.拉曼光谱的原理是什么?
光照射到物质上发生弹性散射和非弹性散射. 弹性散射的散射光是与激发光波长相同的成分.非弹性散射的散射光有比激发光波长长的和短的成分, 统称为拉曼效应。
当用波长比试样粒径小得多的单色光照射气体、液体或透明试样时，大部分的光会按原来的方向透射，而一小部分则按不同的角度散射开来，产生散射光。在垂直方向观察时，除了与原入射光有相同频率的瑞利散射外，还有一系列对称分布着若干条很弱的与入射光频率发生位移的拉曼谱线，这种现象称为拉曼效应。由于拉曼谱线的数目，位移的大小，谱线的长度直接与试样分子振动或转动能级有关。因此，与红外吸收光谱类似，对拉曼光谱的研究，也可以得到有关分子振动或转动的信息。目前拉曼光谱分析技术已广泛应用于物质的鉴定，分子结构的研究谱线特征。
2.拉曼散射光谱具有哪些特征？
a.拉曼散射谱线的波数虽然随入射光的波数而不同，但对同一样品，同一拉曼谱线的位移与入射光的波长无关,只和样品的振动转动能级有关；
b. 在以波数为变量的拉曼光谱图上，斯托克斯线和反斯托克斯线对称地分布在瑞利散射线两侧, 这是由于在上述两种情况下分别相应于得到或失去了一个振动量子的能量。
c. 一般情况下，斯托克斯线比反斯托克斯线的强度大。这是由于Boltzmann分布，处于振动基态上的粒子数远大于处于振动激发态上的粒子数。
3.拉曼光谱技术的优越性有哪些？
1.提供快速、简单、可重复、且更重要的是无损伤的定性定量分析，它无需样品准备，样品可直接通过光纤探头或者通过玻璃、石英、和光纤测量。此外 1、由于水的拉曼散射很微弱，拉曼光谱是研究水溶液中的生物样品和化学化合物的理想工具。
2、拉曼一次可以同时覆盖50-4000波数的区间，可对有机物及无机物进行分析。相反，若让红外光谱覆盖相同的区间则必须改变光栅、光束分离器、滤波器和检测器
3、拉曼光谱谱峰清晰尖锐，更适合定量研究、数据库搜索、以及运用差异分析进行定性研究。在化学结构分析中，独立的拉曼区间的强度可以和功能集团的数量相关。
4、因为激光束的直径在它的聚焦部位通常只有0.2-2毫米，常规拉曼光谱只需要少量的样品就可以得到。这是拉曼光谱相对常规红外光谱一个很大的优势。而且，拉曼显微镜物镜可将激光束进一步聚焦至20微米甚至更小，可分析更小面积的样品。
5、共振拉曼效应可以用来有选择性地增强大生物分子特个发色基团的振动，这些发色基团的拉曼光强能被选择性地增强1000到10000倍。
1.拉曼光谱在考古研究中应用对古代青铜器的腐蚀产物进行分析研究 ，有利于我们认识古代各国的合金技术及处理工艺 , 研究其腐蚀机理 ，从而探讨古青铜器的保护方案。
2.拉曼光谱可以对生物材料样品进行测定而不会改变样品的性状 ，为此应用这项技术对动物组织和细胞进行研究可用于医学诊断为癌症诊断和机理分析提供重要的信息和数据。这对于癌症的诊断具有重要的临床意义。
3.拉曼光谱可用于分析检测食品中糖类、蛋白质、脂肪、维生素和色素等成分，还可应用于食品工业快速检测、质量控制、无损检测等方面。
4.拉曼光谱技术在林业中的应用林木种子的优劣是造林的关键 ，选用良种是培育壮苗和林木速生、丰产、优质的重要措施。用拉曼光谱仪可以测定木材的纤维素、半纤维素和木质素、金属、SiO2等物质的含量和玻璃化温度 ，从而对木材材性进行量化分析。
5.拉曼光谱技术在物证鉴定中的应用拉曼光谱技术无损样品的优越性使其可广泛应用于各类理化物证的鉴定中。通过对作用前后的拉曼光谱分析 , 可以获知 DNA 的脱氧核糖、碱基和整个骨架的转动和振动以及空间构型变化等重要信息。
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