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用單色光照射試樣時(shí)，大部分的光會(huì)按原來(lái)的方向透射，而一小部分則按不同的角度散射開(kāi)，產(chǎn)生散射光。在垂直方向觀察時(shí)，除了產(chǎn)生與入射光相同頻率（彈性散射）的瑞利散射外，還對(duì)稱(chēng)分布著與入射光頻率不同（非彈性散射）的拉曼譜線。由于拉曼譜線的數(shù)目、頻率大小、譜線長(zhǎng)度與試樣分子振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)有關(guān)，因此，研究拉曼光譜可以得到有關(guān)分子振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)的信息。目前拉曼光譜分析技術(shù)已廣泛應(yīng)用于物質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)、相和形態(tài)、結(jié)晶度及分子相互作用的研究分析。
拉曼光譜分析技術(shù)是以拉曼效應(yīng)為基礎(chǔ)建立起來(lái)的分子結(jié)構(gòu)表征技術(shù)，其信號(hào)來(lái)源有分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。拉曼光譜的分析方向有：
定性分析：不同的物質(zhì)具有不同的特征光譜，因此可以通過(guò)光譜進(jìn)行定性分析。
結(jié)構(gòu)分析：對(duì)光譜譜帶的分析，是進(jìn)行物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)。
定量分析：根據(jù)物質(zhì)對(duì)光譜的吸光度的特點(diǎn)，可以對(duì)物質(zhì)的量有很好的分析能力。
▷激發(fā)波長(zhǎng)的選擇
| 波長(zhǎng)范圍 | 激發(fā)波長(zhǎng) | 優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) | 應(yīng)用領(lǐng)域 |
|---|---|---|---|---|
| 紫外 | 325 |
激發(fā)效率高，拉曼散射效應(yīng)高；也可以抑制熒光
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容易損傷樣品，激光器成本很高，對(duì)濾波片要求高
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熒光強(qiáng)的樣品，如石化類(lèi)、生物類(lèi)樣品（如DNA、RNA、蛋白質(zhì)等）
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| 可見(jiàn) |
405、433、455、473、488、514、532、633
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應(yīng)用范圍廣，一般無(wú)機(jī)材料多選該波段
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熒光信號(hào)強(qiáng)
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無(wú)機(jī)材料、生物醫(yī)學(xué)、共振拉曼（石墨烯、碳材料）、表面增強(qiáng)拉曼
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| 紅外 |
785、1064
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熒光干擾小
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激發(fā)效率低，拉曼信號(hào)弱
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化工類(lèi)、生物組織、有機(jī)組織樣品
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▷拉曼Mapping
拉曼成像可以得到樣品組分的分布，顆粒大小；樣品中結(jié)晶度的改變，相變；污染物顆粒大小和形狀；不同相的邊界組分的相互作用和混合；樣品的應(yīng)力分布。
▷表面增強(qiáng)拉曼
將待測(cè)分子吸附在納米金屬材料表面，可以大大增強(qiáng)拉曼散射強(qiáng)度，增強(qiáng)倍數(shù)取決于基底材料、形狀、尺寸、吸附量等；用于檢測(cè)低濃度以及單分子材料。
▷原位變溫拉曼
▷原位電化學(xué)拉曼
原位電化學(xué)拉曼可用于電池、電催化和腐蝕等研究，如：充放電過(guò)程中電極材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和相態(tài)轉(zhuǎn)變；電催化中間過(guò)程與反應(yīng)機(jī)理研究；電化學(xué)腐蝕產(chǎn)物實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
▷偏振拉曼
偏振拉曼可以提供分子取向和化學(xué)鍵振動(dòng)對(duì)稱(chēng)性的信息。
樣品要求① 粉末樣品至少5 mg，且盡量保證均一、可壓制成片；
② 液體樣品需10-15 mL，須注明毒性、腐蝕性和揮發(fā)性；
③ 塊體樣品需制備出一個(gè)較光滑的測(cè)試面（面積不小于1*1 mm）。
原始數(shù)據(jù)解析
▷數(shù)據(jù)內(nèi)容
通常會(huì)提供TXT數(shù)據(jù)，用于作圖后再進(jìn)行分析。
▷Origin處理拉曼數(shù)據(jù)
① 數(shù)據(jù)導(dǎo)入Origin作圖，根據(jù)需求進(jìn)行平滑（分析-信號(hào)處理-平滑）和基線校準(zhǔn)（分析-峰值及基線-峰值分析-減去基線-下一步-基線模式：用戶自定義-查找-下一步-下一步-減去-完成-用拉平基線后的數(shù)據(jù)作圖）；
② 峰擬合（分析-峰值及基線-多峰擬合：Gauss模型-雙擊峰頂端選擇峰-擬合）；
▷LabSpec處理拉曼數(shù)據(jù)
① Labspec打開(kāi)數(shù)據(jù)
② 基線校準(zhǔn)；
③ 尋峰，函數(shù)一般選擇高斯洛倫茲（自動(dòng)尋峰后若有些峰沒(méi)有標(biāo)注或有些不需要，可以手動(dòng)添加
或刪除
）；
拉曼與紅外的區(qū)別
| 項(xiàng)目 | 紅外 | 拉曼 |
|---|---|---|
| 測(cè)試原理 |
紅外光（尤其中紅外光）
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可見(jiàn)光到近紅外光
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吸收光譜（譜圖橫坐標(biāo)是波數(shù)）
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散射光譜（譜圖橫坐標(biāo)是拉曼位移）
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| 光譜范圍 |
400-4000cm-1
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40-4000cm-1
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| 樣品 |
不能測(cè)含水樣品（水的紅外吸收較強(qiáng)，干擾比較大）；固體樣品需研磨制成KBr壓片
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可測(cè)含水樣品（水的拉曼散射很弱，基本無(wú)干擾）；固體樣品可直接測(cè)試；易受熒光干擾
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| 強(qiáng)度 |
更易測(cè)到，信號(hào)較強(qiáng)
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信號(hào)較弱（但是譜圖一般更清晰，重疊帶很少見(jiàn)到，譜圖解析更方便）
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| 功能 |
測(cè)試有機(jī)物強(qiáng)于拉曼；紅外常用于研究極性基團(tuán)的非對(duì)稱(chēng)振動(dòng)
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測(cè)試無(wú)機(jī)物強(qiáng)于紅外；拉曼常用于研究非極性基團(tuán)與骨架的對(duì)稱(chēng)振動(dòng)
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| 聯(lián)系 |
本質(zhì)上兩者都是振動(dòng)光譜；拉曼和紅外大部分情況下是互相補(bǔ)充的
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