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这是一个关于拉曼光谱课件PPT，包括了定义，原理，应用，拉曼光谱与红外光谱的比较，拉曼光谱的优、缺点，拉曼光谱仪结构，拉曼光谱仪主要厂商其相关仪器，拉曼光谱仪的基本参数，表面增强共振拉曼光谱，傅里叶变换技术等内容，拉曼光谱 Raman spectra 提纲定义原理应用拉曼光谱与红外光谱的比较拉曼光谱的优、缺点拉曼光谱仪结构拉曼光谱仪主要厂商其相关仪器拉曼光谱仪的基本参数表面增强共振拉曼光谱傅里叶变换技术拉曼光谱(Raman spectra)的定义拉曼光谱(Raman spectra)，是一种散射光谱。光照射到物质上发生弹性散射和非弹性散射， 弹性散射的散射光是与激发光波长相同的成分,非弹性散射的散射光有比激发光波长长的和短的成分, 统称为拉曼光谱(Raman spectra) 。故拉曼光谱又称拉曼散射光谱。拉曼光谱(Raman spectra)的原理拉曼效应起源于分子振动(和点阵振动)与转动，因此从拉曼光谱中可以得到分子振动能级(点阵振动能级)与转动能级结构的知识。用能级概念可以说明了拉曼效应: 拉曼光谱(Raman spectra)的原理（续）设散射物分子原来处于基电子态，振动能级如图所示。当受到入射光照射时，激发光与此分子的作用引起的极化可以看作为虚的吸收，表述为电子跃迁到虚态(Virtual state)，虚能级上的电子立即跃迁到下能级而发光，即为散射光。设仍回到初始的电子态，则有如图所示的三种情况。因而散射光中既有与入射光频率相同的谱线，也有与入射光频率不同的谱线，前者称为瑞利线，后者称为拉曼线。在拉曼线中，又把频率小于入射光频率的谱线称为斯托克斯线，而把频率大于入射光频率的谱线称为反斯托克斯线，欢迎点击下载拉曼光谱课件PPT。
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拉曼光谱 Raman spectra 提纲定义原理应用拉曼光谱与红外光谱的比较拉曼光谱的优、缺点拉曼光谱仪结构拉曼光谱仪主要厂商其相关仪器拉曼光谱仪的基本参数表面增强共振拉曼光谱傅里叶变换技术拉曼光谱(Raman spectra)的定义拉曼光谱(Raman spectra)，是一种散射光谱。光照射到物质上发生弹性散射和非弹性散射， 弹性散射的散射光是与激发光波长相同的成分，非弹性散射的散射光有比激发光波长长的和短的成分， 统称为拉曼光谱(Raman spectra) 。故拉曼光谱又称拉曼散射光谱。拉曼光谱(Raman spectra)的原理拉曼效应起源于分子振动(和点阵振动)与转动，因此从拉曼光谱中可以得到分子振动能级(点阵振动能级)与转动能级结构的知识。用能级概念可以说明了拉曼效应: 拉曼光谱(Raman spectra)的原理（续）设散射物分子原来处于基电子态，振动能级如图所示。当受到入射光照射时，激发光与此分子的作用引起的极化可以看作为虚的吸收，表述为电子跃迁到虚态(Virtual state)，虚能级上的电子立即跃迁到下能级而发光，即为散射光。设仍回到初始的电子态，则有如图所示的三种情况。因而散射光中既有与入射光频率相同的谱线，也有与入射光频率不同的谱线，前者称为瑞利线，后者称为拉曼线。在拉曼线中，又把频率小于入射光频率的谱线称为斯托克斯线，而把频率大于入射光频率的谱线称为反斯托克斯线。 拉曼光谱(Raman spectra)的原理（续）拉曼光谱(Raman spectra)的原理（续）散射光中，弹性 (瑞利) 散射占主导前… 后… 散射光与入射光有相同的频率拉曼光谱(Raman spectra)的原理（续）散射光中的1010光子之一是非弹性散射（拉曼）前… 后… 光损失能量，使分子振动拉曼光谱的应用 定性分析 不同的物质具有不同的特征光谱，因此可以通过光谱进行定性分析。定量分析 拉曼光谱定量分析依据为： (I光学系统所收集到的样品表面拉曼信号强度，K分子的拉曼散射截面积，Φ样品表面的激光入射功率，k、k’分别是入射光和散射光的吸收系数，Z入射光和散射光通过的距离，h（z）光学系统的传输函数，b样品池的厚度。) 在一定条件下，拉曼信号强度与产生拉曼散射的待测物浓度成正比。 拉曼光谱的应用（续）应用技术 通常的拉曼光谱可以进行半导体、陶瓷等无机材料的分析。如剩余应力分析、晶体结构解析等。拉曼光谱还是合成高分子、生物大分子分析的重要手段。如分子取向、蛋白质的巯基、卟啉环等的分析。此外，拉曼光谱在燃烧物分析、大气污染物分析等方面有重要应用。 拉曼光谱还可以应用于中草药的化学成分分析、中草药的无损鉴别、中草药的稳定性研究和中药的优化;拉曼光谱还可以用于宝石包裹体的研究和宝石的鉴定等应用。 拉曼光谱(Raman spectra)在历史上起起落落拉曼散射效应是印度物理学家拉曼（C.V.Raman）于1928年首次发现的，他本人也因此荣获1930年的诺贝尔物理奖； 1928~1940年，受到广泛的重视，曾是研究分子结构的主要手段。这是因为可见光分光技术和照相感光技术已经发展起来的缘故； 1940~1960年，拉曼光谱的地位一落千丈。主要是因为拉曼效应太弱（约为入射光强10-6），并要求被测样品的体积必须足够大、无色、无尘埃、无荧光等等。所以到40年代中期，红外技术的进步和商品化更使拉曼光谱的应用一度衰落； 1960年以后，激发技术的发展使拉曼技术得以复兴。由于激光束的高亮度、方向性和偏振性等优点，成为拉曼光谱的理想光源。随探测技术的改进和对被测样品要求的降低，目前在物理、化学、医药、工业等各个领域拉曼光谱得到了广泛的应用，越来越受研究者的重视。拉曼光谱与红外光谱的比较拉曼光谱的优点对样品无接触，无损伤; 样品无需制备; 快速分析，鉴别各种材料的特性与结构; 能适合黑色和含水样品; 高、低温及高压条件下测量; 光谱成像快速、简便，分辨率高; 仪器稳固，体积适中; 维护成本低，使用简单。 拉曼光谱的缺点不同振动峰重叠和拉曼散射强度容易受光学系统参数等因素的影响荧光现象对傅立叶变换拉曼光谱分析的干扰在进行傅立叶变换光谱分析时，常出现曲线的非线性的问题任何一物质的引入都会对被测体体系带来某种程度的污染，这等于引入了一些误差的可能性，会对分析的结果产生一定的影响 拉曼光谱仪结构图拉曼光谱仪各部件解析——光源光源 它的功能是提供单色性好、功率大并且最好能多波长工作的入射光。目前拉曼光谱实验的光源己全部用激光器代替历史上使用的汞灯。对常规的拉曼光谱实验，常见的气体激光器基本上可以满足实验的需要。在某些拉曼光谱实验中要求入射光的强度稳定，这就要求激光器的输出功率稳定。 拉曼光谱仪各部件解析——外光路外光路 外光路部分包括聚光、集光、样品架．滤光和偏振等部件。 (1) 聚光：用一块或二块焦距合适的会聚透镜，使样品处于会聚激光束的腰部，以提高样品光的辐照功率，可使样品在单位面积上辐照功率比不用透镜会聚前增强105倍。 (2) 集光：常用透镜组或反射凹面镜作散射光的收集镜。通常是由相对孔径数值在1左右的透镜组成。为了更多地收集散射光，对某些实验样品可在集光镜对面和照明光传播方向上加反射镜。 (3) 样品架：样品架的设计要保证使照明最有效和杂散光最少，尤其要避免入射激光进入光谱仪的入射狭缝。为此，对于透明样品，最佳的样品布置方案是使样品被照明部分呈光谱仪入射狭缝形状的长圆柱体，并使收集光方向垂直于入射光的传播方向。几种典型样品架的空间配置参见右图。 拉曼光谱仪各部件解析——外光路（续） (4) 滤光：安置滤光部件的主要目的是为了抑制杂散光以提高拉曼散射的信噪比。在样品前面，典型的滤光部件是前置单色器或干涉滤光片，它们可以滤去光源中非激光频率的大部分光能。小孔光栏对滤去激光器产生的等离子线有很好的作用。在样品后面，用合适的干涉滤光片或吸收盒可以滤去不需要的瑞利线的一大部分能量，提高拉曼散射的相对强度。 (5) 偏振：做偏振谱测量时，必须在外光路中插入偏振元件。加入偏振旋转器可以改变入射光的偏振方向；在光谱仪入射狭缝前加入检偏器，可以改变进入光谱仪的散射光的偏振；在检偏器后设置偏振扰乱器，可以消除光谱仪的退偏干扰。 拉曼光谱仪各部件解析——色散系统色散系统 色散系统使拉曼散射光按波长在空间分开，通常使用单色仪。由于拉曼散射强度很弱，因而要求拉曼光谱仪有很好的杂散光水平。各种光学部件的缺陷，尤其是光栅的缺陷，是仪器杂散光的主要来源。当仪器的杂散光本领小于10-4时，只能作气体、透明液体和透明晶体的拉曼光谱。 拉曼光谱仪各部件解析——接收系统接收系统 拉曼散射信号的接收类型分单通道和多通道接收两种。光电倍增管接收就是单通道接收。 拉曼光谱仪各部件解析——信息处理与显示系统信息处理 为了提取拉曼散射信息，常用的电子学处理方法是直流放大、选频和光子计数，然后用记录仪或计算机接口软件画出图谱。 拉曼光谱仪的主要厂商及相关仪器赛默飞世尔科技的手持式拉曼光谱仪TruScan 拉曼光谱仪的主要厂商及相关仪器赛默飞世尔科技的Nicolet NXR 傅立叶拉曼光谱仪 Thermo Scientific系列Nicolet NXR 傅立叶-拉曼光谱仪是多功能仪器，为满足各种应用的需求而设计。 Nicolet NXR 傅立叶拉曼光谱仪提供有机物无荧光采样，允许多数高荧光样品的高质量拉曼测量。 Nicolet NXR 傅立叶拉曼光谱仪结合了各种样品附件的高效能，建立了可运行无论是一次一个样品或一次多个样品、从大型样品至显微样品等各种样品的系统。 适用于完全缺乏荧光特性任 何样品的功能使Nicolet NXR FT-拉 曼光谱仪成为首次选择拉曼光谱仪的 实验室的最佳选择。 系统的高效性也 使其对曾使用该技术的研究员充满吸引力。拉曼光谱仪的主要厂商及相关仪器美国PerkinElmer公司的RamanStation 400系列拉曼光谱仪 拉曼光谱仪的主要厂商及相关仪器雷尼绍(上海)贸易有限公司激光显微共聚焦拉曼光谱仪inVia 拉曼光谱仪的主要厂商及相关仪器雷尼绍(上海)贸易有限公司RA100便携式拉曼光谱仪 拉曼光谱仪的主要厂商及相关仪器江苏天瑞仪器股份有限公司的Raman 1000拉曼光谱仪 拉曼光谱仪的主要厂商及相关仪器法国HORIBA Jobin Yvon公司的LabRAM ARAMIS智能全自动拉曼光谱仪 拉曼光谱仪基本参数 表面增强共振拉曼光谱表面增强拉曼散射（Surface Enhanced Raman Scattering，简称SERS）是指在特殊制备的一些金属良导体表面或溶胶中，在激发区域内，由于样品表面或近表面的电磁场的增强导致吸附分子的拉曼散射信号比普通拉曼散射（NRS）信号大大增强的现象。 SERS增强机理目前学术界普遍认同的SERS机理主要有物理增强机理和化学增强机理两类。电磁场增强机理：表面等离子体共振引起的局域电磁场增强被认为是最主要的贡献，表面等离子体是金属中的自由电子在光电场下发生集体性的振荡效应。化学增强机理：化学相互作用主要表现为Raman过程中光电场中电子密度形成难以程度。当分子化学吸附于基底表面时，表面、表面吸附原子和其它共吸附物种等都可能与分子有一定的化学作用，这些因素对分子的电子密度分布有直接的影响，即体系极化率的变化影响其Raman强度。表面增强共振拉曼光谱的优缺点表面增强拉曼克服了拉曼光谱灵敏度低的缺点，可以获得常规拉曼光谱不易得到的结构信息，被广泛用于表面研究、吸附界面表面状态研究、生物大小分子的界面取向及构型、构象研究、结构分析等，可以有效分析化合物在界面的吸附取向、吸附态的变化、界面信息等。仅有金、银、铜三种金属和少数极不常用的碱金属（如锂、钠等）具有强的SERS效应。金、银、铜金属需要表面粗糙化处理之后才具有高的SERS活性，所以表面科学界所常用的平滑单晶表面皆无法用SERS研究。 SERS 研究新进展 SERS 和其它技术一样，既有它的优势也存在缺点和不足，科学工作者们主要从以下几个方面弥补其缺点与不足，拓宽SERS 的应用范围。多种技术联用：可以检测和鉴别分离产物的 SERS 和色谱联用技术，利用光纤技术，将SERS 材料组装到光纤上，作为高灵敏的检测传感器。单晶电极表面的拉曼光谱研究：表面结构完全确定的单晶SERS 效应为解释粗糙表面的SERS 效应提供极为重要的信息，特别是表面分子取向和吸附位。新型SERS 活性基底：SERS 基底的制备一直是SERS 技术最重要的研究领域，而且对于扩大SERS 的研究范围和应用领域起着重要的作用。利用日益成熟的纳米材料的制备技术，已经可以获得颗粒形状和大小可以很好控制的纳米颗粒，并将其作为模型材料来研究SERS 的增强机理 傅里叶变换概要介绍 傅里叶变换(Fourier变换)是一种线性的积分变换。因其基本思想首先由法国学者约瑟夫·傅里叶系统地提出，所以以其名字来命名以示纪念。 傅里叶变换能将满足一定条件的某个函数表示成三角函数(正弦和/或余弦函数)或者它们的积分的线性组合。在不同的研究领域，傅里叶变换具有多种不同的变体形式，如连续傅里叶变换和离散傅里叶变换。最初傅里叶分析是作为热过程的解析分析的工具被提出的。 正弦基函数是微分运算的本征函数，从而使得线性微分方程的求解可以转化为常系数的代数方程的求解。在线性时不变的物理系统内，频率是个不变的性质，从而系统对于复杂体系的响应可以通过组合其对不同频率正弦信号的响应来获取。傅里叶变换家族的成员下表列出了傅里叶变换家族的成员。容易发现，函数在时（频）域的离散对应于其像函数在频（时）域的周期性.反之连续则意味着在对应域的信号的非周期性. 傅里叶变换家族的成员（续）下图是四种原信号图例（从上到下，依次是FT，FS，DTFT，DFT）： 连续傅里叶变换 一般情况下，若“傅里叶变换”一词不加任何限定语，则指的是“连续傅里叶变换”(连续函数的傅里叶变换)。连续傅里叶变换将平方可积的函数f(t)表示成复指数函数的积分或级数形式。 这是将频率域的函数F(ω)表示为时间域的函数f(t)的积分形式。 连续傅里叶变换的逆变换 (inverse Fourier transform)为 连续傅里叶变换（续） 即将时间域的函数f(t)表示为频率域的函数F(ω)的积分。 一般可称函数f(t)为原函数，而称函数F(ω)为傅里叶变换的像函数，原函数和像函数构成一个傅里叶变换对(transform pair)。 除此之外，还有其它型式的变换对，以下两种型式亦常被使用。在通讯或是讯号处理方面，常以 来代换，而形成新的变换对: 连续傅里叶变换（续）或者是因系数重分配而得到新的变换对： 一种对连续傅里叶变换的推广称为分数傅里叶变换(Fractional Fourier Transform)。 当f(t)为偶函数(或奇函数)时，其正弦(或余弦)分量将消亡，而可以称这时的变换为余弦转换(cosine transform)或正弦转换(sine transform). 另一个值得注意的性质是，当f(t)为纯实函数时，F(−ω) = F*(ω)成立. 傅里叶级数连续形式的傅里叶变换其实是傅里叶级数 (Fourier series)的推广，因为积分其实是一种极限形式的求和算子而已。对于周期函数，其傅里叶级数是存在的： 其中 为复振幅。对于实值函数，函数的傅里叶级数可以写成： 其中an和bn是实频率分量的振幅。离散时间傅里叶变换 离散傅里叶变换是离散时间傅里叶变换(DTFT)的特例(有时作为后者的近似)。DTFT在时域上离散，在频域上则是周期的。DTFT可以被看作是傅里叶级数的逆转换。 离散傅里叶变换 为了在科学计算和数字信号处理等领域使用计算机进行傅里叶变换，必须将函数xn定义在离散点而非连续域内，且须满足有限性或周期性条件。这种情况下，使用离散傅里叶变换，将函数xn表示为下面的求和形式： 其中 是傅里叶振幅。直接使用这个公式计算的计算复杂度为 ，而快速傅里叶变换(FFT)可以将复杂度改进为 。计算复杂度的降低以及数字电路计算能力的发展使得DFT成为在信号处理领域十分实用且重要的方法。傅里叶变换技术的意义及应用 具有傅里叶变换技术的拉曼光谱仪，使得激发光源的能量相对减弱了许多，最大程度地抑制样品产生荧光，而且采用迈克尔逊干涉仪代替传统的光栅进行分光，光通量大、信噪比高、扫描速度快，是一种快速、简便、准确的分析方法。 傅里叶变换在物理学、声学、光学、结构动力学、数论、组合数学、概率论、统计学、信号处理、密码学、海洋学、通讯等领域都有着广泛的应用。例如在信号处理中，傅里叶变换的典型用途是将信号分解成振幅分量和频率分量。 傅里叶变换拉曼分析仪 RamanID便携式傅里叶变换拉曼分析仪由美国Realtime Analyzers公司生产 谢谢大家！！！
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