激光拉曼光譜定性定量測定

激光拉曼光譜定性鑒別

拉曼光譜可提供任何分子中官能基團的結(jié)構(gòu)信息。因此可用來鑒別試驗和結(jié)構(gòu)解析。多晶現(xiàn)象可以參照紅外的處理。

激光拉曼光譜定量測定

拉曼譜帶的強度與待測物濃度的關(guān)系遵守比爾定律： I V = KLCI 0 其中I V是給定波長處的峰強，K代表儀器和樣品的參數(shù)，L是光路長度，C是樣品中特定組分的摩爾濃度，I 0是激光強度。實際工作中，光路長度被更準確的描述為樣品體積，這是一種描述激光聚焦和采集光學的儀器變量。上述等式是拉曼定量應用的基礎(chǔ)。

激光拉曼光譜影響因素

最主要的干擾因素是熒光、樣品的熱效應和基質(zhì)或樣品自身的吸收。在拉曼光譜中，熒光干擾表現(xiàn)為一個典型的傾斜寬背景。因此，熒光對定量的影響主要為基線的偏離和信噪比下降，熒光的波長和強度取決于熒光物質(zhì)的種類和濃度。與拉曼散射相比，熒光通常是一種量子效率更高的過程，甚至很少量不純物質(zhì)的熒光也可以導致顯著的拉曼信號降低。使用更長的波長例如785nm或1064nm的激發(fā)光可使熒光顯著減弱。然而，拉曼信號的強度與λ-4成比例，λ是激發(fā)波長。通過平衡熒光干擾、信號強度和檢測器響應可獲得最佳信噪比。 測量前將樣品用激光照射一定時間，固態(tài)物質(zhì)的熒光也可得以減弱。這個過程被稱為光致漂白，是通過降解高吸收物質(zhì)來實現(xiàn)的。光致漂白作用在液體中并不明顯，可能是由于液體樣品流動性，或熒光物質(zhì)不是痕量。

樣品加熱會造成一系列的問題，例如物理狀態(tài)的改變（熔化），晶型的轉(zhuǎn)變或樣品的燒灼。這是有色的、具強吸收或低熱傳導的小顆粒物質(zhì)常出現(xiàn)的問題。樣品加熱的影響通常是可觀察的，表現(xiàn)在一定時間內(nèi)拉曼光譜或樣品的表觀變化。除了減少激光通量，有許多種方法可用來降低熱效應，例如在測量過程中移動樣品或激光，或者通過熱接觸或液體浸入來改善樣品的熱傳導。 基質(zhì)或樣品本身也可吸收拉曼信號。在長波傅里葉變換拉曼系統(tǒng)中，拉曼信號可以與近紅外的泛頻吸收重疊。這種影響與系統(tǒng)的光學以及樣品的形態(tài)有關(guān)。裝填和顆粒大小的差異而引起的固體散射的可變性與這種效應有關(guān)。然而，由于在拉曼光譜中樣品的有限穿透深度和相對狹窄的波長范圍，所有這些效應的大小都沒有近紅外光譜嚴重。

定量拉曼光譜與許多其它的光譜技術(shù)不同，它是單光束零背景測量。謹慎地進行樣品測定以及使用設(shè)計合理的儀器可以使這種變異減到最小，但是并不能全部消除。所以，絕對的拉曼信號強度很難直接用于待測物的定量。變異的潛在來源是樣品的不透明性和樣品的不均勻性、照射樣品的激光功率的變化以及光學幾何學或樣品位置的變化。這些影響可以通過能重復的或有代表性的樣品處置方式予以減小。

由于拉曼信號絕對強度的波動，使用內(nèi)標是最普通和有效的減少可變性的方法。內(nèi)標方法有幾種變通選擇?？梢杂心康牡丶尤胍环N內(nèi)標，該內(nèi)標應具有與待測物互不干擾的獨特譜帶以便檢測。在溶液中，也可利用溶劑的獨特譜帶，因為溶劑隨樣品不同將相對保持不變。另外，在制劑中，如果賦形劑量大大超過待測組分，則可以使用該賦形劑的峰。在假設(shè)激光和樣品定位的改變將會同等地影響全光譜的前提下，全光譜同樣可以用作參比。

樣品測定中需考慮的重要因素還有光譜的污染。拉曼是一種可以被許多外源影響掩蔽的弱效應。普通的污染源包括樣品支持物（容器或基質(zhì)）和周圍光線。通常，這些問題可以通過細致的實驗方法來識別和解

除常規(guī)的拉曼光譜外，還有一些較為特殊的拉曼技術(shù)。它們是共振拉曼，表面增強拉曼光譜， 拉曼旋光，相關(guān)-反斯托克拉曼光譜，拉曼增益或減失光譜以及超拉曼光譜等。其中，在藥物分析應用相對較多的是共振拉曼和表面增強拉曼光譜法。

共振拉曼光譜法

當激光頻率接近或等于分子的電子躍遷頻率時，可引起強列的吸收或共振，導致分子的某些拉曼譜帶強度急劇增強數(shù)百萬倍，這就是共振拉曼效應。

表面增強拉曼光譜（SERS)

SERS現(xiàn)象主要由金屬表面基質(zhì)受激而使局部電磁場增強所引起。效應的強弱取決于與光波長相對應的表面粗糙度大小，以及和波長相關(guān)的復雜的金屬電介質(zhì)作用的程度。

拉曼光譜的優(yōu)點在于它的快速，準確，測量時通常不破壞樣品（固體，半固體，液體或氣體），樣品制備簡單甚至不需樣品制備。譜帶信號通常處在可見或近紅外光范圍，可以有效地和光纖聯(lián)用。這也意味著譜帶信號可以從包封在任何對激光透明的介質(zhì)，如玻璃，塑料內(nèi)，或?qū)悠啡苡谒蝎@得?，F(xiàn)代拉曼光譜儀使用簡單，分析速度快（幾秒到幾分鐘），性能可靠。因此，拉曼光譜與其他分析技術(shù)聯(lián)用比其他光譜聯(lián)用技術(shù)從某種意義上說更加簡便（可以使用單變量和多變量方法以及校準。

一定波長的電磁波作用于被研究物質(zhì)的分子，引起分子相應能級的躍遷，產(chǎn)生分子吸收光譜。引起分子電子能級躍遷的光譜稱電子吸收光譜，其波長位于紫外～可見光區(qū)，故稱紫外－可見光譜。電子能級躍遷的同時伴有振動能級和轉(zhuǎn)動能級的躍遷。引起分子振動能級躍遷的光譜稱振動光譜，振動能級躍遷的同時伴有轉(zhuǎn)動能級的躍遷。拉曼散射光譜是分子的振動－轉(zhuǎn)動光譜。用遠紅外光波照射分子時，只會引起分子中轉(zhuǎn)動能級的躍遷，得到純轉(zhuǎn)動光譜。

定義：拉曼光譜法是研究化合物分子受光照射后所產(chǎn)生的散射，散射光與入射光能級差和化合物振動頻率、轉(zhuǎn)動頻率的關(guān)系的分析方法。 與紅外光譜類似，拉曼光譜是一種振動光譜技術(shù)。所不同的是，前者與分子振動時偶極矩變化相關(guān)，而拉曼效應則是分子極化率改變的結(jié)果，被測量的是非彈性的散射輻。

激光拉曼光譜法

拼音:jiguanglamanguangpufa

英文名稱：laser Raman spectrometry

說明:已應用于生物、藥物及環(huán)境分析中痕量物質(zhì)的檢測。共振拉曼光譜是建立在共振拉曼效應基礎(chǔ)上的另一種激光拉曼光譜法。共振拉曼效應產(chǎn)生于激發(fā)光頻率與待測分子的某個電子吸收峰接近或重合時，這一分子的某個或幾個特征拉曼譜帶強度可達到正常拉曼譜帶的104~106倍，有利于低濃度和微量樣品的檢測。已用于無機、有機、生物大分子、離子乃至活體組成的測定和研究。激光拉曼光譜與傅里葉變換紅外光譜相配合，已成為分子結(jié)構(gòu)研究的主要手段。

紅外光譜法的檢測直接用紅外光檢測處于紅外區(qū)的分子的振動和轉(zhuǎn)動能量：用一束波長連續(xù)的紅外光透過樣 品，檢測樣品對紅外光的吸收情況；而拉曼光譜法的檢測是用可見激光（也有用紫外激光或近紅外激光進行檢測）來檢測處于紅外區(qū)的分子的振動和轉(zhuǎn)動能量，它是 一種間接的檢測方法：把紅外區(qū)的信息變到可見光區(qū)，并通過差頻（即拉曼位移）的方法來檢測。由于可見光區(qū)是電子躍遷的能量區(qū)，當用可見激光激發(fā)樣品時，電 子躍遷所產(chǎn)生的光致發(fā)光信號會對拉曼信號產(chǎn)生干擾，嚴重時，拉曼信號會被完全淹沒。光致發(fā)光信號的特點是譜帶較寬，最高強度處的波長（或頻率）一定。根據(jù) 這個特點，拉曼光譜儀一般都配備多種激光器，當一種激光激發(fā)樣品時產(chǎn)生很強的光致發(fā)光干擾信號時，就改用另一種激光，目的是避開光致發(fā)光的干擾。

該儀器可對固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)的有機或無機樣品進行非破壞性分析，如用于巖石礦物組成、礦物固液氣相包裹體、寶玉石、高聚物、無機非金屬材料等的鑒定。

a.拉曼散射譜線的波數(shù)雖然隨入射光的波數(shù)而不同，但對同一樣品，同一拉曼譜線的位移與入射光的波長無關(guān),只和樣品的振動轉(zhuǎn)動能級有關(guān)；

b. 在以波數(shù)為變量的拉曼光譜圖上，斯托克斯線和反斯托克斯線對稱地分布在瑞利散射線兩側(cè), 這是由于在上述兩種情況下分別相應于得到或失去了一個振動量子的能量。

c. 一般情況下，斯托克斯線比反斯托克斯線的強度大。這是由于Boltzmann分布，處于振動基態(tài)上的粒子數(shù)遠大于處于振動激發(fā)態(tài)上的粒子數(shù)。2100433B