拉曼光譜儀主要構(gòu)造
1. 激光拉曼光譜原理
當(dāng)一束頻率為v0的單色光照射到樣品上后，分子可以使入射光發(fā)生散射。大部分光只是改變光的傳播方向，從而發(fā)生散射，而穿過分子的透射光的頻率，仍與入射光的頻率相同，這時，稱這種散射稱為瑞利(Rayleigh)散射；還有一種散射光，它約占總散射光強(qiáng)度的 10^-6~10^-10，該散射光不僅傳播方向發(fā)生了改變，而且該散射光的頻率也發(fā)生了改變，從而不同于激發(fā)光（入射光）的頻率，因此稱該散射光為拉曼(Raman)散射。在拉曼散射中，散射光頻率相對入射光頻率減少的，稱之為斯托克斯散射，因此相反的情況，頻率增加的散射，稱為反斯托克斯散射，斯托克斯散射通常要比反斯托克斯散射強(qiáng)得多，拉曼光譜儀通常大多測定的是斯托克斯散射，也統(tǒng)稱為拉曼散射。
斯托克斯線(Stokes)：基態(tài)分子躍遷到虛能級后不會到原處基態(tài)，而落到另一較高能級發(fā)射光子，發(fā)射的新光子能量hv'顯然小于入射光子能量hv，△V 就是拉曼散射光譜的頻率位移。反斯托克斯線(anti-Stokes)：發(fā)射光子頻率高于原入射光子頻率。
拉曼位移(Raman shift)：△V 即散射光頻率與激發(fā)光頻之差。拉曼位移與入射光頻率無關(guān)，它只與散射分子本身的結(jié)構(gòu)有關(guān)。拉曼散射是由于分子極化率的改變而產(chǎn)生的（電子云發(fā)生變化）。拉曼位移取決于分子振動能級的變化，不同化學(xué)鍵或基團(tuán)有特征的分子振動，ΔE反映了指定能級的變化，因此與之對應(yīng)的拉曼位移也是特征的。這是拉曼光譜可以作為分子結(jié)構(gòu)定性分析的依據(jù)。
2、拉曼光譜儀分類及結(jié)構(gòu)
拉曼光譜儀一般由光源、外光路、色散系統(tǒng)、及信息處理與顯示系統(tǒng)五部分組成。
①激發(fā)光源：常用的有Ar離子激光器，Kr離子激光器，He-Ne激光器，Nd-YAG激光器，二極管激光器等。
②樣品裝置：樣品放置方式，包括直接的光學(xué)界面，顯微鏡，光纖維探針和樣品。
③濾光器：激光波長的散射光（瑞利光）要比拉曼信號強(qiáng)幾個數(shù)量級，必須在進(jìn)入檢測器前濾除，另外，為防止樣品不被外輻射源照射，需要設(shè)置適宜的濾波器或者物理屏障。
④單色器和邁克爾遜干涉儀：有單光柵、雙光柵或三光柵，一般使用平面全息光柵干涉器一般與FTIR上使用的相同，為多層鍍硅的CaF2或鍍Fe2O3的CaF2分束器。也有用石英分束器及擴(kuò)展范圍的KBr分束器。
⑤檢測器：傳統(tǒng)的采用光電倍增管，目前多采用CCD探測器，F(xiàn)TRaman常用的檢測器為Ge或InGaAs檢測器。
拉曼光譜儀又細(xì)分為激光拉曼光譜儀(laser Raman spectroscopy)和傅立葉變換-拉曼光譜儀(FT-Ramanspectroscopy)。其結(jié)構(gòu)組成及特點如下：
（1）激光拉曼光譜儀(laser Raman spectroscopy)
激光光源：He-Ne激光器，波長632.8nm；Ar激光器，波長514.5 nm，488.0nm；散射強(qiáng)度∝1/λ； 單色器： 光柵，多單色器； 檢測器： 光電倍增管， 光子計數(shù)器。
激光拉曼光譜因與紅外光譜有著相同的波長范圍且操作相對簡單，因此備受重視。所具有的優(yōu)點如下：光源頻率可調(diào)、分辨性好，分辨率高、譜峰常為尖峰，樣品用量少（常規(guī)用量2~2.5 ug,微量操作時用量為0.06 ug）、只有少量的倍頻及組頻、樣品測試范圍廣涵蓋水溶液樣品。激光拉曼光譜儀中的激光易激發(fā)出熒光，從而影響測定結(jié)果。為了避免弊端，研制了新型的傅里葉變換近紅外激光拉曼光譜儀和共焦激光光譜儀。
（2）傅立葉變換-拉曼光譜儀(FT-Ramanspectroscopy)
光源：Nd-YAG釔鋁石榴石激光器（1.064μm）；檢測器：高靈敏度的銦鎵砷探頭。激光光源、試樣室、邁克爾遜干涉儀、特殊濾光器、檢測器組成。
優(yōu)點：避免了熒光干擾；精度高；消除了瑞利譜線；測試速度快。
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