拉曼光譜分析
關注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2026-01-04
拉曼光譜分析的實例教程
主要的拉曼光譜儀
激光Raman光譜儀（laser Raman spectroscopy）
Ar激光器：
波長: 514.5nm，488.0nm；
單色器：
光柵，多單色器；
檢測器：
光電倍增管，光子計數器；
傅立葉變換-拉曼光譜儀（FT-Raman spectroscopy）
光源：Nd-YAG釔鋁石榴石激光器（1.064um）；
檢測器：高靈敏度的銦鎵砷探頭；
特點：
（1）避免了熒光干擾；
（2）精度高；
（3）消除了瑞利譜線；
（4）測量速度快。
拉曼光譜的分析方向
拉曼光譜儀分析技術是以拉曼效應為基礎建立起來的分子結構表征技術,其信號來源與分子的振動和轉動。
拉曼光譜的分析方向有：
定性分析：不同的物質具有不同的特征光譜，因此可以通過光譜進行定性分析。
結構分析：對光譜譜帶的分析,又是進行物質結構分析的基礎。
定量分析：根據物質對光譜的吸光度的特點,可以對物質的量有很好的分析能力。
拉曼光譜的應用
由拉曼光譜可以獲得有機化合物的各種結構信息：
1 同種分子的非極性鍵S-S，C=C，N=N，C ≡C產生強拉曼譜帶， 隨單鍵到雙鍵再到三鍵譜帶強度增加。
2 紅外光譜中，由C ≡N，C=S，S-H伸縮振動產生的譜帶一般較弱或強度可變，而在拉曼光譜中則是強譜帶。
3 環(huán)狀化合物的對稱呼吸振動常常是最強的拉曼譜帶。
展開 今天為各位光學人深度詳解一下激光拉曼光譜儀，這種光學應用儀器的原理是什么，有什么用處？這篇文章都會為大家介紹。
先了解一下激光拉曼光譜
拉曼光譜法是研究化合物分子受光照射后所產生的散射，散射光與入射光能級差和化合物振動頻率、轉動頻率的關系的分析方法。
與紅外光譜類似，拉曼光譜是一種振動光譜技術。所不同的是，前者與分子振動時偶極矩變化相關，而拉曼效應則是分子極化率改變的結果，被測量的是非彈性的散射輻。
一定波長的電磁波作用于被研究物質的分子，引起分子相應能級的躍遷，產生分子吸收光譜。引起分子電子能級躍遷的光譜稱電子吸收光譜，其波長位于紫外～可見光區(qū)，故稱紫外－可見光譜。
電子能級躍遷的同時伴有振動能級和轉動能級的躍遷。引起分子振動能級躍遷的光譜稱振動光譜，振動能級躍遷的同時伴有轉動能級的躍遷。拉曼散射光譜是分子的振動－轉動光譜。用遠紅外光波照射分子時，只會引起分子中轉動能級的躍遷，得到純轉動光譜。
拉曼光譜的優(yōu)點在于它的快速，準確，測量時通常不破壞樣品（固體，半固體，液體或氣體），樣品制備簡單甚至不需樣品制備。譜帶信號通常處在可見或近紅外光范圍，可以有效地和光纖聯用。
這也意味著譜帶信號可以從包封在任何對激光透明的介質，如玻璃，塑料內，或將樣品溶于水中獲得。現代拉曼光譜儀使用簡單，分析速度快（幾秒到幾分鐘），性能可靠。因此，拉曼光譜與其他分析技術聯用比其他光譜聯用技術從某種意義上說更加簡便（可以使用單變量和多變量方法以及校準。
解析激光拉曼光譜儀
激光拉曼光譜儀是一個集合了激光光譜學、精密機械和微電子系統的綜合測量體系。其最終結果是獲得散射介質在一定方向上具有一定偏振態(tài)的散射光強隨頻率分布的譜圖。
激光拉曼光譜儀分析是一種非破壞性的微區(qū)分析手段，液體、粉末及各種固體樣品均不需特殊處理即可用于拉曼光譜的測定。
展開 李劍鋒教授課題組的研究方向主要涉及表面增強拉曼光譜、殼層隔絕納米粒子增強光譜、核殼材料、表面增強熒光、單晶電化學、異質金屬催化、新能源材料等領域。李劍鋒教授是殼層隔絕納米粒子增強拉曼光譜（SHINERS）技術的主要發(fā)明者（Nature 2010, 464, 392-395；Nature Protoc. 2013, 8, 52-65）。在2010年發(fā)明的SHINERS技術，解決了表面增強拉曼光譜（SERS）領域40年來長期存在的普適性差的問題，被譽為新一代的先進光譜技術，并被廣泛應用于各個領域。目前該論文已被引用2000余次。李劍鋒教授以第一作者或通訊作者身份已在Nature、Nature Energy、Nature Protoc.、Nat. Commun.、Sci. Adv.、Chem. Rev.、Chem. Soc. Rev.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Nano Lett.等國際頂級雜志上發(fā)表多篇論文，總被引5600余次。授權發(fā)明專利3項，撰寫英文專著4章。應邀在美國化學會、加拿大化學會等大型國際會議作主題報告和邀請報告。作為大會主席，組織承辦2017年International Conference on SERS（表面增強拉曼光譜國際會議），并擔任Adv. Opt. Mater. (JCR一區(qū)，IF = 7.430)、ChemElectroChem (JCR二區(qū)，IF = 4.446)等國際SCI期刊編委。
展開 設備簡介
設備名稱：激光共聚焦顯微拉曼光譜儀
設備型號：DXR 3xi
在樣品分子結構和空間分布分析時，通常會遇到很多具有一定透明度的樣品如超薄多層聚合物、半導體多層膜、鍍層、多層纖維、生物細胞等，不僅需要實現表層信息的分析，同時需要探測內部成分和空間分布信息，而這些樣品大多數不能或不易切片，需要尋求具有無損探測樣品內部信息的分析手段。
國高材分析測試中心配備的顯微拉曼光譜儀具有獨特的Y-Z“切面”成像（縱向深度）和可視化3D成像（X-Y-Z）功能，均可以實現無損分析。利用儀器的針孔式真共焦功能，高精度自動平臺自動控制采集樣品縱向深度拉曼信號，無需樣品破壞和物理切片，輕松實現多層樣品深度上和三維空間上成分定性、成分分布及每層厚度的無損分析，從而實現樣品更加全面直觀的空間立體研究。
儀器結構及工作原理
圖1 高速高分辨激光共聚焦拉曼光譜儀結構示意圖
用激光作為光源激發(fā)樣品，樣品與激光相互作用后，樣品會發(fā)出拉曼信號。拉曼信號連同瑞利散射光等雜散光一起先后經過濾光片和共聚焦針孔，濾光片和共聚焦針孔會濾除絕大部分的雜散光，只允許所需要的樣品的拉曼信號進入光譜儀，樣品拉曼信號進入光譜儀后，通過光柵分光，將白光分成不同波長的光，不同波長的光信號進入檢測器，通過光電轉化，得到拉曼光譜。拉曼光譜是指紋性譜圖，可以提供樣品的化學結構、相和形態(tài)、結晶度以及分子相互作用的詳細信息。
展開 先輸入所有波長M，比例20和用符號顯示，在一張圖里顯示三種波長的點
查看不同波長下的點列圖和光斑大小
以上就是本次透射式體全息光柵拉曼光譜儀分光系統設計，所有宏文件和鏡頭文件可以聯系我們的工作人員獲取。
參考文獻：
[1]何振磊,盧啟鵬,丁海泉,高洪智.透射式體全息光柵拉曼光譜儀分光系統設計
[2][J].激光與光電子學進展,2015,52(12):214-220.
拉曼光譜分析的相關專題、標簽、搜索
拉曼光譜分析的最新內容
在工業(yè)制造與資源勘探的快節(jié)奏環(huán)境中，傳統的實驗室送樣檢測因漫長的周期，往往成為制約決策效率的瓶頸，Evident（原奧林巴斯科學解決方案部門）推出的Vanta系列手持式X射線熒光（XRF）分析儀，通過將實驗室級的分析能力集成于堅固便攜的手持設備中，徹底改變了這一現狀，該系列設備不僅實現了對從鎂（Mg）到鈾（U）全元素范圍的精準檢測，更憑借卓越的耐用性和智能化的數據處理能力，成為了工業(yè)現場質量控制
摘要
可變角度橢圓偏振光譜儀（VASE）是一種常用的技術，由于其對光學參數的微小變化具有高靈敏度，而被用在許多使用薄膜結構的應用中，如半導體、光學涂層、數據存儲、平板制造等。在本用例中，我們演示了VirtualLab Fusion中的橢圓偏振分析器在二氧化硅（SiO2）涂層上的使用。對于系統的參數，我們參考Woollam等人的工作 "可變角度橢圓偏振光譜儀（VASE）概述。I.
摘要
可變角度橢圓偏振光譜儀（VASE）是一種常用的技術，由于其對光學參數的微小變化具有高靈敏度，而被用在許多使用薄膜結構的應用中，如半導體、光學涂層、數據存儲、平板制造等。在本用例中，我們演示了VirtualLab Fusion中的橢圓偏振分析器在二氧化硅（SiO2）涂層上的使用。對于系統的參數，我們參考Woollam等人的工作 "可變角度橢圓偏振光譜儀（VASE）概述。I. 基本理論和典型應用
反射光柵案例分析
簡介
反射光柵作為光學系統中實現光譜色散的核心元件，廣泛應用于光譜儀、單色儀、激光雷達等精密光學設備中。其核心功能是將復色入射光依據波長差異分解為單色光，為后續(xù)的光信號探測與分析提供基礎。在實際工程應用中，需通過精準的光學仿真驗證反射光柵的色散效果，確保其滿足系統對波長分辨率、衍射效率等關鍵指標的要求，OAS 光學軟件憑借強大的三維建模與光線追跡能力，成為反射光柵性能驗證的高效工具
摘要
可變角度橢圓偏振光譜儀（VASE）是一種常用的技術，由于其對光學參數的微小變化具有高靈敏度，而被用在許多使用薄膜結構的應用中，如半導體、光學涂層、數據存儲、平板制造等。在本用例中，我們演示了VirtualLab Fusion中的橢圓偏振分析器在二氧化硅（SiO2）涂層上的使用。對于系統的參數，我們參考Woollam等人的工作 "可變角度橢圓偏振光譜儀（VASE）概述。I. 基本理論和典型應用
摘要
可變角度橢圓偏振光譜儀（VASE）是一種常用的技術，由于其對光學參數的微小變化具有高靈敏度，而被用在許多使用薄膜結構的應用中，如半導體、光學涂層、數據存儲、平板制造等。在本用例中，我們演示了VirtualLab Fusion中的橢圓偏振分析器在二氧化硅（SiO2）涂層上的使用。對于系統的參數，我們參考Woollam等人的工作 "可變角度橢圓偏振光譜儀（VASE）概述。I. 基本理論和典型應用
設備簡介
設備名稱：激光共聚焦顯微拉曼光譜儀
設備型號：DXR 3xi
在樣品分子結構和空間分布分析時，通常會遇到很多具有一定透明度的樣品如超薄多層聚合物、半導體多層膜、鍍層、多層纖維、生物細胞等，不僅需要實現表層信息的分析，同時需要探測內部成分和空間分布信息，而這些樣品大多數不能或不易切片，需要尋求具有無損探測樣品內部信息的分析手段
光學測量＞光譜儀
任務/系統描述
亮點
復雜光學系統的高性能分析
使用嚴格算法對光柵進行嚴格矢量分析
說明：光源
說明：孔徑
說明：拋物面反射鏡
說明：光柵
說明：探測器
術語“光譜學”表示利用光與物質相互作用的方法。通常，某些相互作用的強度是作為波長或頻率的函數來測量的；即光譜起著重要作用。
本文僅涉及光譜學；還有各種其他領域，例如粒子光譜學。
光譜學的目的通常是檢測某些物質或測量它們的特性。例如，氣體光譜學通常用于測量氣體的濃度或氣體的溫度。在其他情況下，物質的已知特性被用于某些目的，例如用于實現光頻標。有時使用光譜測定法代替光譜學一詞，是為了強調以定量方式測量某些量
一、光柵設計
參考文章中的參數進行設計：
在 SYNOPSYS 中使用非尋常表面類型27的平面光柵，加上前后兩片 N-BK7 的保護玻璃來模擬體相位全息光柵。
按照光柵示意圖，參考文獻中的計算結果為
α1 = 24.8°
β1 = 41.3°
θ1 = 33.1°
設置系統參數：
系統波段為
