拉曼光谱有哪些优势及局限性?
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优势:
为克服特定限制,特别是在信号较弱或难以获取的情况下,已经开发出多种拉曼技术。如果材料具有拉曼活性(大多数材料都具有),那么其优势将远远超过少数限制:
- 拉曼光谱类似于中红外,研究化学结构中存在的不同旋转和振动模式,因此它可以区分密切相关的结构,如多晶型物、非对映异构体以及无定形或晶体材料。
- 由于 OH 振动在 200 至 2000 cm -1 范围内较弱,因此可以分析水溶液中的溶剂化材料。这在很大程度上有助于拉曼显微镜在生物成像方面的成功,这意味着拉曼 (SORS) 可用于机场安检中的液体爆炸物检测。
- 由于拉曼光谱使用激光作为激发源,因此可以进行远距离分析,其中光谱仪和用户与分析物有一定距离。
- 拉曼光谱通常是一种非破坏性技术。激光功率和波长的组合通常仅足以将材料激发到几乎激发的状态。强烈或深色的材料或热敏材料可能会降解。但是,使用较低的激光功率或散焦激光是防止可能降解的有效缓解解决方案。使用 Resolve 手持式拉曼分析仪可以测量敏感的初级爆炸物(无需爆燃)。
- 与任何光谱技术不同,拉曼光谱可在几秒钟内产生可用数据。分析速度快,可实现反应监测、短寿命物种分析和高通量分析。
- 拉曼光谱分析前不需要任何特殊的样品准备。分析可以在纯样品上进行,也可以通过透明或不透明容器(SORS)进行。
- 拉曼光谱可用于定量和定性分析。通过分析混合物光谱中的相对谱带强度,或使用化学计量学模型,可以得到不同成分的定量信息。
局限性:
拉曼光谱的主要局限性在于信号可检测性。检测率低可能是因为材料不具有拉曼活性,因为它发出的拉曼信号较弱,或者因为信号被荧光淹没。虽然第一个问题是无法克服的,除非改变样品的性质,但可以使用各种技术(例如,后面的问题中描述的 SERS)来对抗其他两个问题。当可以检测到拉曼信号时,拉曼几乎没有限制:
- 无共价键的材料和颜色强烈的材料无法用拉曼光谱仪进行表征。然而,在关键的拉曼应用领域(例如药品质量控制和危险材料识别)中,大多数样品都具有拉曼活性(HCl 和 NaCl 是明显的例外)。
- 平均每 10 6 个激发光子就会观察到一次拉曼事件,这限制了该技术的灵敏度及其在污染物检测或痕量分析中的适用性。有时可以使用表面增强拉曼光谱 (SERS) 等技术来增强弱信号。透射拉曼光谱 (TRS) 也可以与光束增强器技术结合使用。
- 荧光是一种更高效的光学过程,可以掩盖光谱中的拉曼谱带。缓解解决方案(例如使用较长波长的激发源)广泛用于分析表现出强烈荧光的材料。当通过容器进行测量时,空间偏移拉曼光谱 (SORS)也有助于抑制荧光。

