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拉曼光谱在化学研究中的应用    

拉曼光谱在有机化学方面主要是用作结构鉴定和分子相互作用的手段，它与红外光谱互为补充，可以鉴别特殊的结构特征或特征基团。拉曼位移的大小、强度及拉曼峰形状是鉴定化学键、官能团的重要依据。利用偏振特性，拉曼光谱还可以作为分子异构体判断的依据。

在无机化合物中金属离子和配位体间的共价键常具有拉曼活性，由此拉曼光谱可提供有关配位化合物的组成、结构和稳定性等信息。另外，许多无机化合物具有多种晶型结构，它们具有不同的拉曼活性，因此用拉曼光谱能测定和鉴别红外光谱无法完成的无机化合物的晶型结构。

在催化化学中，拉曼光谱能够提供催化剂本身以及表面上物种的结构信息，还可以对催化剂制备过程进行实时研究。同时，激光拉曼光谱是研究电极/溶液界面的结构和性能的重要方法，能够在分子水平上深入研究电化学界面结构、吸附和反应等基础问题并应用于电催化、腐蚀和电镀等领域。

先了解一下激光拉曼光谱

拉曼光谱法是研究化合物分子受光照射后所产生的散射，散射光与入射光能级差和化合物振动频率、转动频率的关系的分析方法。

与红外光谱类似，拉曼光谱是一种振动光谱技术。所不同的是，前者与分子振动时偶极矩变化相关，而拉曼效应则是分子极化率改变的结果，被测量的是非弹性的散射辐。

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电子吸收光谱，其波长位于紫外～可见光区，故称紫外－可见光谱。

电子能级跃迁的同时伴有振动能级和转动能级的跃迁。引起分子振动能级跃迁的光谱称振动光谱，振动能级跃迁的同时伴有转动能级的跃迁。拉曼散射光谱是分子的振动－转动光谱。用远红外光波照射分子时，只会引起分子中转动能级的跃迁，得到纯转动光谱。

拉曼光谱的优点在于它的快速，准确，测量时通常不***样品（固体，半固体，液体或气体），样品制备简单甚至不需样品制备。谱带信号通常处在可见或近红外光范围，可以有效地和光纤联用。

这也意味着谱带信号可以从包封在任何对激光透明的介质，如玻璃，塑料内，或将样品溶于水中获得。现代拉曼光谱仪使用简单，分析速度快（几秒到几分钟），性能很可靠。因此，拉曼光谱与其他分析技术联用比其他光谱联用技术从某种意义上说更加简便（可以使用单变量和多变量方法以及校准。

拉曼光谱仪为什么待测样品的信号很弱？信噪比很差？

当进行样品测试时发现拉曼光谱信号很弱，首先要检查样品是否正确放置在显微镜下并且处于聚焦状态。你也可以将测试区域移到样品的另一个部位。同时检查仪器是否处于常规状态而不是处在共焦状态。如果激光功率小于100％，应尝试提高功率增强信号。如果光谱噪声很大，可采用增加扫描积分时间或积分次数来提高信噪比。

增加扫描积分时间可以让CCD获取更多的拉曼信号，增强整个无关噪声的特征。该法适宜于当背景和拉曼信号都低的情景。当两者都不强时，增加积分时间只会增加CCD探测器饱和的机会。

对几个特定的扫描光谱进行数据叠加可以增强随机背景噪声下的拉曼信号，增加信噪比。

适当选择扫描积分时间和积分次数可获得很大可能的***度增加信噪比。不过要注意一点：信噪比跟积分次数的平方根成正比，叠加四次可获得二倍信噪比的提高。

另一个与信噪比密切相关的参数是信背比。如果背景部分很高，将会湮盖拉曼信号只给出系统噪声。

拉曼光谱仪

1. 曾经一度怀疑线性CCD坏掉了，劝老板再买一个，可老板坚持说不可能的，(没可能坏的啦)。事实证明他是对的。

2. 将拉曼光谱从显微镜光路拆下，倒置固定在光学平台上。

3. 仔细观察光路，拆下大部分零件，拆前拍照记下原始位置。Fig. 4

4. 用白胶水粘紧光栅与反射镜。

5. 拆下两块滤光片，用一块反射镜反射回去，微调半透半反镜并用小孔检查光路，让入射光与出射光重合，使反射光透过pinhole,并且在CCD 镜头前看到光栅散射出的长条光斑。

6. 仔细调节Laser diode 后方的三个调整螺丝，同时微调Pinhole的位置（上方两个机米螺丝，下方一个弹性机米螺丝，前方两个紧固螺丝），使透过Pinhole的光强达到大且光路共轴垂直。耐心缓慢旋转每一个旋钮体会光斑的强度与移动趋势。（难的一步）

7. 将外壳从光学平台卸下并封装好，复原。倒置接回显微镜光路，并仔细调两个反射镜的四个旋钮，使光斑在屏幕正***。

8. 安装后，调节显微镜的上方卤灯的明暗，观察到有信号强弱的变化，若没有，拆掉，重复上述步骤 2-7。

9. 观察到明暗，使用标准样品，用长积分时间（20s），观察到拉曼信号。Fig.7（a）

10. 使用软件上的校准功能(Specify calibration peaks)，用polystyrene样品重新校准。

11. 拆下再次做细微调整让信号强。Fig.7（b）