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新虫 (小有名气)

[交流] 干货!拉曼光谱常见问题集锦(附50页PDF全文)已有57人参与

以下内容是从 “纳米人” 微信公众号转出。【由于文字较多,此处只列出前10条,PDF全文请见附件!】

一、请问激光拉曼光谱和红外光谱有什么区别?

1. 象形的解释一下,红外光谱是“凹”,拉曼光谱是“凸”。两者两者互为补充。

2. (1)从本质上面来说,两者都是振动光谱,而且测量的都是基态的激发或者吸收,能量范围都是一样的。
(2).拉曼是一个差分光谱。形象的来说,可乐的价钱是1毛钱,你扔进去1毛钱,你就能得到可乐,这是红外。可是如果你扔进去1块钱,会出来一瓶可乐和9毛找的钱,你仍旧可以知道可乐的价钱,这就是拉曼。
(3).光谱的选择性法则是不一样的,IR是要求分子的偶极矩发生变化才能测到,而拉曼是分子的极化性(polarizibility)发生变化才能测到。
(4).IR很容易测量,而且信号很好,而拉曼的信号很弱。
(5).使用的波长范围不一样,IR使用的是红外光,尤其是中红外,好多光学材料不能穿透,限制了使用,而拉曼可选择的波长很多,从可见光到NIR,都可以使用。当然了还有很多不同的地方,比如制样方面的,IR有时候相对比较的复杂,耗时间,而且可能会损坏样品,但是拉曼并不存在这些问题。
(6).拉曼和红外大多数时候都是互相补充的,就是说,红外强,拉曼弱,反之也是如此!但是也有一些情况下二者检测的信息是相同的。

3. 本质上是这样的,红外是吸收光谱,拉曼是散射光谱,偶老板告诉我的,虽然他不是做这个方面的.
红外是当被测分子被一定能量的光照射是,分子振动能级发生跃迁,同时由于分子的振动能量高于转动能级,那样,振动的同时,肯定含有转动,所以,红外是分子的振转吸收,也就是它将能量吸收.
拉曼是当一束光子撞击到被测分子上时,从量子力学上讲,光子与分子发生非弹性碰撞,光子的能量经过碰撞之后增加或者减少,这样就是拉曼散射.也就是说光子的能量没有完全吸收.当然也有完全弹性碰撞,那种情况不是拉曼散射,是瑞利散射.从能级的角度来讲拉曼散射,是分子先吸收了光子的能量,从基态跃迁到虚态,到了虚态之后,由于处于高能级,它从虚态返回到第一振动能级,释放能量,这样放出的光子的能量小于入射光子的能量,这样就是拉曼散射的一种,也就是处于斯托克斯散射.当从第一振动能级跃迁到虚态,然后从虚态返回到基态,这样放出的能量就大于入射光的能量,这就是反斯托克斯区,也是拉曼散射的一种.能量不变的就是锐利散射.

4.有些振动红外和拉曼都能检测到,有些振动只有其中一个能检测。比如氧气、氮气只能用拉曼检测。
红外不能检测低于400波数的。红外更适合用于有机物,拉曼更适合无机物。红外受水的干扰比较大。

二、有谁知道什么是蓝移什么是红移?

通长来说,蓝移就是波长向短波长方向移动,波数增加;红移就是波长向长波长方向移动,波数减少。

三、有几种激光光源?

1. 氩离子、半导体、氦氖

2. 可见光激光器应用最多的是氩离子激光器,可产生10种波长的激光,其中最强的是488纳米(蓝光)和514纳米(绿光)激光器,现在最为常用,性能十分稳定的是514纳米激光器;另外,532纳米固体二极管泵浦激光器、632.8纳米(红光)、780纳米等可见光激光器;以及785纳米二极管、830纳米近红外激光器;掺钕的钇铝石榴石(YAG)激光器被用作傅里叶变换拉曼光谱的光源,其激光波长为1064纳米(红外);染料激光器是目前较成熟、应用较为普遍的可调谐激光器,是共振拉曼研究时的理想光源。一般来说,拉曼光谱与激光的波长是无关的,选择不同波长的激光主要取决于研究的对象,如果研究生物蛋白质、细胞等,则需要波长较长的近红外光,避免了荧光对拉曼光谱的干扰。但对于一些深色、黑色粉末样品,由于近红外的热效应,而使热背景干扰拉曼光谱,这时选择可见光区的激光比较合理。对于研究化学发光和荧光光谱,则选择紫外激光器。所以在研究颜料时,选配514纳米和785(或830纳米)纳米两种波长的激光器就够用了,对于红、黄、白色颜料采用785纳米的激光器进行分析,对于蓝、绿色颜料则采用514纳米的激光器进行分析。

3. 激光出现以前主要用低压水银灯作为光源,目前已很少使用。为了激发喇曼光谱,对光源最主要的要求是应当具有相当好的单色性,即线宽要窄,并能够在试样上给出高辐照度。气体激光器能满足这些要求,自准性能好,并且是平面偏振的。各种气体激光器可以提供许多条功率水平不同的分立波数的激发线。最常用的是氩离子激光,波长为514.5nm和488.0nm的谱线最强,单频输出功率为0.2~1W左右。也可以用氦氖激光(632.8nm,约50mW)。

4. 在光纤测量和光纤传感系统中使用的光源种类很多,按照光的相干性,可分为非相干光源和相干光源。非相于光源包括白炽光源和发光二极管(LED),相干光源包括各种激光器。激光器按工作物质的不同,可分为气体激光器、液体激光器、固体激光器和半导体激光器等。半导体光源是光纤系统中最常用的也是最重要的光源。其主要优点是体积小、重量轻、可靠性高、使用寿命长,亮度足够、供电电源简单等。它与光纤的特点相容,因此,在光纤传感器和光纤通信中得到广泛应用。半导体光源又可分为发光二极管(LED)和半导体激光器(LD)。这两种器件结构明显不同,但却包含相同的物理机理。增益带宽高于任何其它媒质,主要由于光子发射是因两个能带间的电子运动所致。半导体激光器的典型增益曲线延宽到 1012Hz。

5. 紫外的也有的比如214nm

四、什么是CCD ?

1. 电荷偶合器件,Charge coupled device

2. 固体检测器。目前已被采用的固体检测器主要有:
1) CCD(Charge-Coupled Detector),电荷耦合检测器。 二维检测器,每个CCD检测器包含2500个像素,将22个CCD检测器环形排列于罗兰园上,可同时分析120-800nm波长范围的谱线。
2) CID(Charge-Injection Detector),电荷注入式检测器,二维阵列,28×28mm的芯片共有512×512(262,144)个检测单元,覆盖167-1050nm波长范围;
3) SCD(Subsection Charge-Coupled Detector)分段式电荷耦合检测器,面阵检测器,面积:13×19mm,有6000个感光点,有5000条谱线可供选择;
4)CCD、CID等固体检测器,作为光电元件具有暗电流小、灵敏度高、信噪比较高的特点,具有很高的量子效率,接近理想器件的理论极限值。而且是超小型的、大规模集成的元件,可以制成线阵式和面阵式的检测器,能同时记录成千上万条谱线,并大大缩短了分光系统的焦距,使直读光谱仪的多元素同时测定功能大为提高,而仪器体积又可大为缩小,焦距可缩短到0.4m以下,正在成为PMT器件的换代产品。

3. CCD也有百万象素的。不是所有的ccd都应用于罗兰圆类仪器上。典型仪器:Varian Vista MPX。CID也有大面积的,百万象素的,Leeman Prodigy

五、测试了一些样品,得到的是Raman shift,但是文献是wavenumber,不知道它们之间的转换公式是怎么样的?激光波长632 nm。

1. 两者是一回事。Raman shift即为拉曼位移或拉曼频移,频率的增加或减小常用波数差表示,拉曼光谱仪得到的谱图横坐标就是波数wavenumber,单位cm-1。

2.两者一回事。拉曼频移ramanshift指频率差,但通常用波数wavenumber表示,单位cm-1,可以说某个谱峰拉曼位移是波数,或cm-1。

3.在Raman谱中,wavenumber有两种理解,一种是相对波数,这时就等于Raman shift;另一种是绝对波数(这在荧光光谱中用的比较多),这个绝对波数是与激发波长有关,不同的激发波长得到的绝对波数是不一样的,这时Raman shift等于(10000000/激发波长减去Raman峰的绝对波数)。

所以通常在Raman谱中,wavenumber一般可理解为Raman shift。

六、如何用拉曼光谱仪测透明的有机物液体,测试时放到了玻璃片上测出来的结果是玻璃的光谱。

1. 我今天还在用激光拉曼测聚苯乙烯,没有出现你说的情况啊是不是玻璃管被污染的厉害?

2. 你测出的玻璃的信号,有没有可能们焦点位置不对?

3. 应该是聚焦位置不对,聚在玻璃上了,我以前也犯过同样的错误。

4. 用凹面载玻片,液体量会比较多,然后用显微镜聚焦好就可以了,如果液体有挥发性,最好液体上用盖玻片,然后焦点聚焦到盖玻片以下。

如果还不行,你可以查一下“液芯光纤”这个东东。

5.建议:

(1)有机液体里面的分析物质浓度多大? Raman测定的是散射光,所以在溶液中的强度相对比较底,故分析物浓度要大些。
(2)你用的是共聚焦Raman吗?聚焦点要在毛细管的溶液里面才好。可以在溶液中放点“杂物”方便聚焦。
(3)玻璃是无定形态物质,应该Raman信号比较弱才对。

七、我们这里有做生物样品的拉曼光谱的,在获得的图里面有很强的荧光,有的说,如果拉曼得不到就用其荧光谱。可我想问一下,在拉曼谱里面得到的荧光背景,是真正的荧光特征谱吗?这和荧光光谱仪里面的荧光图有什么区别?

1. 原则上说,拉曼谱中的荧光和荧光谱中的荧光是一样的,只要激发波长和功率密度相同。注意横坐标要从波数变换为纳米,即用10000000nm(1cm)除以波数就行了。但有一点要注意,不同波长的激发光照射样品,得到的拉曼相近,但荧光可以有很大不同,甚至相同波长不同功率激发,荧光谱都大不一样。

2. “注意横坐标要从波数变换为纳米,即用10000000nm(1cm)除以波数就行了”? Raman测定的是散射光,得到的是Raman shift. Raman shift和绝对波长(荧光光谱)之间要一个转换的吧。

3. 生物样品一般荧光峰比较宽,用荧光光测试之前一般先会做仪器本身曲线校正也就是仪器本身的响应曲线,这样测出的荧光峰才比较准,特别是对于宽峰更要做这个较准。而Raman光谱一般采集的区域比较窄(指的是波长区域),一般在窄的波长范围变化不大,因此一般不考虑仪器本身响应曲线误差,但是Raman光谱来测宽荧光峰,影响就比较大。

八、请问,测固体粉末的拉曼图谱时,对于荧光很强的物质,应该如何处理?特别是当荧光将拉曼峰湮灭时,应该怎么办?增加照射时间的方法,我试过,连续照射了4小时,结果还是有很强的荧光。我只有一台532nm的激光器,所以更换激光波长的方法目前我不能用。想问问各位,还有别的方法吗?

1. 使用SERS技术或者使用很少量的样品进行测量,或者稀释你的样品到一些别的基体里面去,比如说KBr。

2. 波长不可调的话,激光强度应该是可调的,你把激光强度调低点试试。这个在光源和软件上都有调的。全调到比较低的,然后再用长时间试试。

3. 可以尝试找一种溶剂溶解粉末,看能不能猝灭荧光背景。采用反斯托克斯,滤光片用Nortch滤光片。

九、请问用激光拉曼仪能测量薄膜的厚度、折射率及应力吗?它能对薄膜进行那些方面的测量呢?

1. 应该不能测薄膜的厚度、折射率及应力吧

2. 现在的共焦显微拉曼可以做膜及不同层膜的,你的问题我觉得用椭偏仪更好

3. 拉曼光谱可以测量应力,厚度好像不行

4. 应力可以测,应力有差别的时候拉曼会有微小频移,其他两种没听说过拉曼能测

十、拉曼做金属氧化物含量的下限是多少? 我有一几种氧化物的混合物,其中MoO3含量只有5%,XRD检测不到,拉曼可以吗?

应该和待测样品的拉曼活性有关,并不能绝对说一定能测到多少检测线,有些氧化物可能纯的样品也测不出光谱,信号强的则可能会低一些


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  • 2015-12-07 13:38:33, 943.72 K

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飞,飞
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谢雨清尘

新虫 (初入文坛)

楼主给力啊
2楼2015-12-07 20:51:53
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飞,飞

新虫 (小有名气)

引用回帖:
2楼: Originally posted by 谢雨清尘 at 2015-12-07 20:51:53
楼主给力啊

终于有一个回复了,哈哈!

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飞,飞
3楼2015-12-07 20:52:29
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谢谢分享
4楼2015-12-08 08:15:26
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xuqiucheng

新虫 (初入文坛)

5楼2015-12-08 08:33:35
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6楼2015-12-08 08:36:43
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7楼2015-12-08 10:49:55
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爱上香菜

银虫 (小有名气)


小木虫: 金币+0.5, 给个红包,谢谢回帖
我喜欢那个可乐的比喻    棒棒 哈哈哈哈

发自小木虫Android客户端
哈哈哈哈哈哈哈
8楼2015-12-08 11:09:36
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qazswxedc154

铁虫 (小有名气)

楼主给力!
9楼2015-12-08 11:36:57
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小心有电

铜虫 (初入文坛)

马克一下
一分耕耘一分收获
10楼2015-12-08 13:18:38
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