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拉曼光谱仪的产品用途及原理概述

发表时间:2022-03-21      点击次数:1637
拉曼光谱仪主要适用于科研院所、高等院校物理和化学实验室、生物及医学领域等光学方面,研究物质成分的判定与确认;该仪器以其结构简单、操作简便、测量快速高效准确,以低波数测量能力著称;采用共焦光路设计以获得更高分辨率,可对样品表面进行um级的微区检测,也可用此进行显微影像测量。
拉曼光谱仪的用途广泛,在此简单介绍一些。
制药工程:药品检测、原料检测与质量控制、结晶过程监视等;
宝石鉴定:珠宝玉石的品种、真假、染色及注胶鉴定、成因分析、产地鉴别等;
公共安全:违禁品、有毒物质、易燃物质快速检测;
食品安全:农兽药残留、食品添加剂、非法添加剂检测;
环保、环境科学:水质监测、沉淀物分析、污染检测等;
生物医药:活性状态下实时研究生物大分子的结构及其变化,DNA鉴别、疾病初步诊断、病原体微生物检测、早期癌症检测等;
化学研究:鉴别特殊的结构特征或特征基团等;
高分子材料:分子结构与组成、分子相互作用,立体规整性、结晶与去向等;
中草药研究:成分分析、无损鉴别、药物优化等;
拉曼光谱仪组成和使用
散射光相对于入射光频率位移与散射光强度形成的光谱称为拉曼光谱。拉曼光谱仪一般由光源、外光路、色散系统、及信息处理与显示系统五部分组成。那么拉曼光谱仪能够测什么呢?
拉曼光谱仪的使用,先要具有激发波长,一般使用的激发波长都是几个固定的,785nm,532nm, 1064nm等等。其次要有接收器,由于拉曼散射的信号无方向性,所以要使用如积分球、准直透镜等采样附件。由于拉曼光谱具有分辨率较高等特点,故其可以广泛应用于有机物、无机物以及生物样品的应用分析中。
工作原理
当一束频率为v0的单色光照射到样品上后,分子可以使入射光发生散射。大部分光只是改变光的传播方向,从而发生散射,而穿过分子的透射光的频率,仍与入射光的频率相同,这时,称这种散射称为瑞利散射;还有一种散射光,它约占总散射光强度的 10^-6~10^-10,该散射光不仅传播方向发生了改变,而且该散射光的频率也发生了改变,从而不同于激发光(入射光)的频率,因此称该散射光为拉曼散射。在拉曼散射中,散射光频率相对入射光频率减少的,称之为斯托克斯散射,因此相反的情况,频率增加的散射,称为反斯托克斯散射,斯托克斯散射通常要比反斯托克斯散射强得多,拉曼光谱仪通常大多测定的是斯托克斯散射,也统称为拉曼散射。
散射光与入射光之间的频率差v称为拉曼位移,拉曼位移与入射光频率无关,它只与散射分子本身的结构有关。拉曼散射是由于分子极化率的改变而产生的(电子云发生变化)。拉曼位移取决于分子振动能级的变化,不同化学键或基团有特征的分子振动,ΔE反映了能级的变化,因此与之对应的拉曼位移也是特征的。这是拉曼光谱可以作为分子结构定性分析的依据。