HORIBA帶您了解什么是拉曼光譜？

拉曼光譜是一種無損的分析技術(shù)，它是基于光和材料的相互作用而產(chǎn)生的。拉曼光譜可以提供樣品化學結(jié)構(gòu)、相和形態(tài)、結(jié)晶度及分子相互作用的詳細信息。

 拉曼是一種光散射技術(shù)。激光光源的高強度入射光被分子散射時，大多數(shù)散射光與入射激光具有相同的波長(顏色)，這種散射稱為瑞利散射。然而，還有極小一部分(大約1/109)散射光的波長(顏色)與入射光不同，其波長的改變由測試樣品(所謂散射物質(zhì))的化學結(jié)構(gòu)所決定，這部分散射光稱為拉曼散射。阿司匹林的拉曼光譜，嵌入圖片為光譜局部細節(jié)放大

一張拉曼譜圖通常由一定數(shù)量的拉曼峰構(gòu)成，每個拉曼峰代表了相應的拉曼散射光的波長位置和強度。每個譜峰對應于一種特定的分子鍵振動，其中既包括單一的化學鍵，例如C-C，C=C，N-O，C-H等，也包括由數(shù)個化學鍵組成的基團的振動，例如苯環(huán)的呼吸振動、多聚物長鏈的振動以及晶格振動等

拉曼光譜能提供什么信息？

拉曼光譜能夠探測材料的化學結(jié)構(gòu)，它提供的信息包括：

化學結(jié)構(gòu)和化學鑒別

相和形態(tài)

應力

污染物和雜質(zhì)

 一般而言，拉曼光譜是特定分子或材料獨有的化學指紋，能夠用于快速確認材料種類或者區(qū)分不同的材料。在拉曼光譜數(shù)據(jù)庫中包含著數(shù)千條光譜，通過快速搜索，找到與被分析物質(zhì)相匹配的光譜數(shù)據(jù)，即可鑒別被分析物質(zhì)。
拉曼光譜既可用于定性測試還可用于定量測試

通常情況下，拉曼光譜( 包括峰位和相對強度) 提供了物質(zhì)****的化學指紋，可以用于識別該物質(zhì)并區(qū)別于其他物質(zhì)。實際測試的拉曼光譜往往很復雜，通過譜峰歸屬來判定未知物相對比較復雜，而通過拉曼光譜數(shù)據(jù)庫進行搜索來尋找與之匹配的結(jié)果，則可以快速對未知物進行判別。

在其它條件不變的情況下，光譜的強度正比于樣品濃度。通過標準濃度的樣品來確定峰強和濃度之間的關(guān)系( 標準曲線) 后，即可進行濃度分析。對于混合物，相對峰強可以提供各種組分相對濃度的信息，與此同時，**峰強可以體現(xiàn)**濃度信息( 參考標準濃度校正)。
拉曼光譜可以用于顯微分析

拉曼光譜可以用于顯微分析，其空間分辨率在0.5 μm~1.0 μm 量級。這種分析可以通過顯微拉曼光譜儀實現(xiàn)。

顯微拉曼光譜儀把拉曼光譜儀和標準的光學顯微鏡耦合在一起，可以在高放大倍數(shù)下觀察樣品形貌或?qū)⒓す馐劢钩蔀橐粋€微小的激光光斑，進行拉曼分析。顯微拉曼測試的步驟非常簡單：只需要將樣品置于顯微鏡之下聚焦，即可進行拉曼測量。

真共焦顯微拉曼光譜儀可以用來分析微米尺寸的樣品，還可以用來分析多層樣品( 多層聚合物覆膜) 中不同的層，也可以分析透明樣品表面下的污染物或其它特征( 例如玻璃中的雜質(zhì)、礦物中的液體或氣體包容物)。

借助于自動平臺，可以實現(xiàn)拉曼光譜成像。拉曼成像包含了從樣品上不同位置獲取的數(shù)千條拉曼光譜，基于這些光譜生成偽彩圖像。拉曼成像可以顯示出各種化學組分的分布，或者其它因素( 相、多形態(tài)、應力、結(jié)晶性) 導致的變化的分布。
顯微拉曼光譜儀的歷史
HORIBA Scientific 整合了60年代至90年代拉曼儀器的主要**者-Spex Industries、Coderg/Lirinord/Dilor和Jobin Yvon。自60年代開始，HORIBA Scientific一直處于拉曼光譜發(fā)展的前沿。
拉曼顯微鏡是在 Michel Delhaye 教授和 Edouard DaSilva 的指導下在法國里爾開發(fā)，由 Lirinord（現(xiàn)為 HORIBA Scientific）商業(yè)化為儀器MOLE（分子光學激光檢查器）進行生產(chǎn)。它是作為 Castaing 電子顯微鏡的分子模擬而發(fā)展起來的。因此，它提供了有關(guān)凝聚相材料的鍵合信息；除了檢測分子鍵之外，鑒定結(jié)晶相和其他更微妙的影響也證明了重要的意義。
顯微鏡起初與掃描雙光柵單色儀（c. 1972）集成在一起。當高靈敏度、低噪聲多通道檢測器問世時（1980 年代中期），三段式光譜儀作為集成組件與顯微鏡一起被引入。 1990 年，全息陷波濾波器被證明具有**的激光抑制能力，因此拉曼顯微鏡可以建立在單級光譜儀上并提供更高的靈敏度。與原始掃描雙單色器相比，可比較光譜的收集時間（給定激光功率的分辨率和信噪比）現(xiàn)在至少比 35 年前高出兩到三個數(shù)量級。
這些核心**是由在 Delhaye 教授實驗室接受培訓的科學家和工程師在法國北部的 HORIBA Scientific 實驗室中率先進行的，他們充分利用了可用的硬件。這包括全息光柵、陷波濾波器、風冷激光器、多通道探測器（首先是增強型二極管陣列，然后是 CCD）、高功率計算機以及相關(guān)的電子和軟件開發(fā)。
拉曼技術(shù)的新發(fā)展包括 SRS（受激拉曼散射）、SERS（表面增強拉曼散射）、TERS（**增強拉曼散射）、與電子顯微鏡和原子力顯微鏡的集成、混合單臺系統(tǒng)（例如，拉曼-PL ，落射熒光，光電流），透射拉曼（用于真正的散裝材料分析）。
HORIBA Scientific作為行業(yè)中的佼佼者，30 多年來，配備精良的應用實驗室和科學家們一直在開發(fā)這些**儀器的應用。

拉曼光譜可分析的典型樣品

拉曼光譜可以用來分析很多不同類型的樣品，通常包括以下種類：

固體、粉末、液體、膠體、軟膏、氣體

無機材料、有機材料、生物材料

純物質(zhì)、混和物、溶液

一般來說，拉曼不適合分析以下樣品：

金屬

目前拉曼光譜應用的典型例子包括：

藝術(shù)品和考古 - 顏料、陶瓷以及寶石的表征與鑒定

碳材料 - 碳納米管的結(jié)構(gòu)與純度、缺陷/ 無序度表征

化學 - 結(jié)構(gòu)、純度、反應監(jiān)控

地質(zhì)學 - 礦物鑒別和分布、包裹體、相變

生命科學 - 單個細胞或組織表征，**、**診斷

藥學 - **成分均勻性和組分分布

半導體 - 純度、摻入成分、應力

固體、液體和氣體的拉曼光譜分析

幾乎所有包含真實的分子鍵的物質(zhì)都可以用于拉曼光譜分析，即固體、粉末、軟膏、液體、膠體和氣體都可以使用拉曼光譜進行分析。但是，通常金屬是無法通過拉曼光譜進行分析的。

雖然氣體樣品也可以通過拉曼光譜進行分析，但是由于氣體的分子密度特別低，所以測量氣體的拉曼光譜相對較難，通常需要用到大功率激光器和較長路徑的樣品池。在某些情況下，氣體的壓力很高，例如礦物中的氣體包裹體，此時普通的拉曼光譜儀就可以滿足測試要求。

混合材料樣品的拉曼光譜分析

從某個樣品獲取的拉曼光譜包含了測試體積( 激光照射到的體積) 內(nèi)所有分子的信息。因此，混合物的拉曼光譜中包含了代表測試體積內(nèi)所有不同分子的拉曼信號。如果混合樣品的各種成分是已知的，那么根據(jù)相對峰強可以衡量混合物組分的相對含量。