拉曼光谱仪简介

　　拉曼光谱仪是基于印度科学家拉曼所发现的拉曼散射效应，对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息，并应用于分子结构研究的一种分析仪器。

拉曼光谱仪的发展简史

　　印度物理学家拉曼于1928年用水银灯照射苯液体，发现了新的辐射谱线:在入射光频率ω0的两边出现呈对称分布的，频率为ω0-ω和ω0+ω的明锐边带，这是属于一种新的分子辐射，称为拉曼散射，其中ω是介质的元激发频率。与此同时，前苏联兰茨堡格和曼德尔斯塔报导在石英晶体中发现了类似的现象，即由光学声子引起的拉曼散射，称之谓并合散射。

　　到1940年，拉曼光谱仪的地位一落千丈。主要是因为拉曼效应太弱(约为入射光强的10^-6)，人们难以观测研究较弱的拉曼散射信号，更谈不上测量研究二级以上的高阶拉曼散射效应。并要求被测样品的体积必须足够大、无色、无尘埃、无荧光等等。所以40年代中期，红外技术的进步和商品化更使拉曼光谱仪的应用一度衰落。

　　1960年以后，红宝石激光器的出现，使得拉曼散射的研究进入了一个全新的时期。由于激光器的单色性好，方向性强，功率密度高，用它作为激发光源，大大提高了激发效率。成为拉曼光谱仪的理想光源。随探测技术的改进和对被测样品要求的降低，目前在物理、化学、医药、工业等各个领域拉曼光谱仪得到了广泛的应用，越来越受研究者的重视。

　　70年代中期，激光拉曼探针的出现，给微区分析注人活力。80代以来，美国Spex公司和英国Rrinshow公司相继推出，拉曼探针共焦激光拉曼光谱仪，由于采用了凹陷滤波器来过滤掉激发光，使杂散光得到yi制，这样入射光的功率可以很低，灵敏度得到很大的提高。

拉曼光谱仪的原理

　　拉曼光谱仪一束频率为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。

拉曼光谱仪的结构

　　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。

　　①激发光源：常用的有Ar离子激光器，Kr离子激光器，He-Ne激光器，Nd-YAG激光器，二极管激光器等。

　　②样品装置：样品放置方式，包括直接的光学界面，显微镜，光纤维探针和样品。

　　③滤光器：激光波长的散射光(瑞利光)要比拉曼信号强几个数量级，必须在进入检测器前滤除，另外，为防止样品不被外辐射源照射，需要设置适宜的滤波器或者物理屏障。

　　④单色器和迈克尔逊干涉仪：有单光栅、双光栅或三光栅，一般使用平面全息光栅干涉器一般与FTIR上使用的相同，为多层镀硅的CaF2或镀Fe2O3的CaF2分束器。也有用石英分束器及扩展范围的KBr分束器。

　　⑤检测器：传统的采用光电倍增管，目前多采用CCD探测器，拉曼光谱仪常用的检测器为Ge或InGaAs检测器。

拉曼光谱仪的分类

　　拉曼光谱仪又细分为激光拉曼光谱仪和傅立叶变换-拉曼光谱仪。其结构组成及特点如下：

　　1、激光拉曼光谱仪

　　激光光源：He-Ne激光器，波长632.8nm;Ar激光器，波长514.5nm，488.0nm;散射强度∝1/λ;单色器：光栅，多单色器;检测器：光电倍增管，光子计数器。

　　激光拉曼光谱因与红外光谱有着相同的波长范围且操作相对简单，因此备受重视。所具有的优点如下：光源频率可调、分辨性好，分辨率高、谱峰常为尖峰，样品用量少(常规用量2~2.5ug，微量操作时用量为0.06ug)、只有少量的倍频及组频、样品测试范围广涵盖水溶液样品。激光拉曼光谱仪中的激光易激发出荧光，从而影响测定结果。为了避免弊端，研制了新型的傅里叶变换近红外激光拉曼光谱仪和共焦激光光谱仪。

　　2、傅立叶变换-拉曼光谱仪

　　光源：Nd-YAG钇铝石榴石激光器(1.064μm);检测器：高灵敏度的铟镓砷探头。激光光源、试样室、迈克尔逊干涉仪、特殊滤光器、检测器组成。

　　优点：避免了荧光干扰;精度高;消除了瑞利谱线;测试速度快。