什么是拉曼光谱?
拉曼光谱是一种无损的分析技术,它是基于光和材料的相互作用而产生的。拉曼光谱可以提供样品化学结构、相和形态、结晶度及分子相互作用的详细信息。
拉曼是一种光散射技术。激光光源的高强度入射光被分子散射时,大多数散射光与入射激光具有相同的波长(颜色),这种散射称为瑞利散射。然而,还有极小一部分(大约1/109)散射光的波长(颜色)与入射光不同,其波长的改变由测试样品(所谓散射物质)的化学结构所决定,这部分散射光称为拉曼散射。阿司匹林的拉曼光谱,嵌入图片为光谱局部细节放大
一张拉曼谱图通常由一定数量的拉曼峰构成,每个拉曼峰代表了相应的拉曼散射光的波长位置和强度。每个谱峰对应于一种特定的分子键振动,其中既包括单一的化学键,例如C-C,C=C,N-O,C-H等,也包括由数个化学键组成的基团的振动,例如苯环的呼吸振动、多聚物长链的振动以及晶格振动等。
拉曼光谱能提供什么信息?
拉曼光谱能够探测材料的化学结构,它提供的信息包括:
- 化学结构和化学鉴别
- 相和形态
- 应力
- 污染物和杂质
一般而言,拉曼光谱是特定分子或材料独有的化学指纹,能够用于快速确认材料种类或者区分不同的材料。在拉曼光谱数据库中包含着数千条光谱,通过快速搜索,找到与被分析物质相匹配的光谱数据,即可鉴别被分析物质。
当与拉曼成像系统相结合时,可以基于样品的多条拉曼光谱来生成拉曼成像。这些成像可以用于展示不同化学成分、相与形态以及结晶度的分布。
拉曼光谱既可用于定性测试还可用于定量测试
通常情况下,拉曼光谱( 包括峰位和相对强度) 提供了物质独一无二的化学指纹,可以用于识别该物质并区别于其他物质。实际测试的拉曼光谱往往很复杂,通过谱峰归属来判定未知物相对比较复杂,而通过拉曼光谱数据库进行搜索来寻找与之匹配的结果,则可以快速对未知物进行判别。
在其它条件不变的情况下,光谱的强度正比于样品浓度。通过标准浓度的样品来确定峰强和浓度之间的关系( 标准曲线) 后,即可进行浓度分析。对于混合物,相对峰强可以提供各种组分相对浓度的信息,与此同时,绝对峰强可以体现绝对浓度信息( 参考标准浓度校正)。
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