拉曼光譜法是研究化合物分子受光照射后所�(chǎn)生的散射,散射光與入射光能級差和化合物振動頻�、轉(zhuǎn)動頻率的�(guān)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�(shù)。所不同的是,前者與分子振動時偶極矩變化相關(guān),而拉曼效�(yīng)則是分子極化率改變的�(jié)�,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�(zhì)的分�,引起分子相�(yīng)能級的躍遷,�(chǎn)生分子吸收光�。引起分子電子能級躍遷的光譜稱電子吸收光�,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(zhuǎn)動能級的躍遷。引起分子振動能級躍遷的光譜稱振動光�,振動能級躍遷的同時伴有�(zhuǎn)動能級的躍遷。拉曼散射光譜是分子的振動-�(zhuǎn)動光譜。用遠紅外光波照射分子時,只會引起分子中�(zhuǎn)動能級的躍遷,得到純�(zhuǎn)動光譜�
拉曼光譜的優(yōu)點在于它的快�,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�,可以有效地和光纖聯(lián)�。這也意味著譜帶信號可以從包封在任何對激光透明的介�(zhì),如玻璃,塑料內(nèi),或?qū)悠啡苡谒蝎@�?,F(xiàn)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�(shù)�(lián)用比其他光譜�(lián)用技�(shù)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��
定性鑒�
拉曼光譜可提供任何分子中官能基團的結(jié)�(gòu)信息。因此可用來鑒別試驗和結(jié)�(gòu)解析。多晶現(xiàn)象可以參照紅外的處理�
定量測定
拉曼譜帶的強度與待測物濃度的�(guān)系遵守比爾定律:IV=KLCI0其中IV是給定波長處的峰�,K代表儀器和樣品的參�(shù),L是光路長�,C是樣品中特定組分的摩爾濃度,I0是激光強�。實際工作中,光路長度被更準確的描述為樣品體�,這是一種描述激光聚焦和采集光學(xué)的儀器變量。上述等式是拉曼定量�(yīng)用的基礎(chǔ)�
最主要的干擾因素是熒光、樣品的熱效�(yīng)和基�(zhì)或樣品自身的吸收。在拉曼光譜�,熒光干擾表�(xiàn)為一個典型的傾斜寬背景。因�,熒光對定量的影響主要為基線的偏離和信噪比下�,熒光的波長和強度取決于熒光物質(zhì)的種類和濃度。與拉曼散射相比,熒光通常是一種量子效率更高的過程,甚至很少量不純物質(zhì)的熒光也可以�(dǎo)致顯著的拉曼信號降低。使用更長的波長例如785nm�1064nm的激�(fā)光可使熒光顯著減�。然而,拉曼信號的強度與λ-4成比�,λ是激�(fā)波長。通過平衡熒光干擾、信號強度和檢測器響�(yīng)可獲得信噪比。測量前將樣品用激光照射一定時�,固�(tài)物質(zhì)的熒光也可得以減�。這個過程被稱為光致漂白,是通過降解高吸收物�(zhì)來實�(xiàn)的。光致漂白作用在液體中并不明�,可能是由于液體樣品流動�,或熒光物質(zhì)不是痕量�
樣品加熱會造成一系列的問�,例如物理狀�(tài)的改變(熔化�,晶型的�(zhuǎn)變或樣品的燒�。這是有色�、具強吸收或低熱傳導(dǎo)的小顆粒物質(zhì)常出�(xiàn)的問�。樣品加熱的影響通常是可觀察的,表�(xiàn)在一定時間內(nèi)拉曼光譜或樣品的表觀變化。除了減少激光通量,有許多種方法可用來降低熱效�(yīng),例如在測量過程中移動樣品或激�,或者通過熱接觸或液體浸入來改善樣品的熱傳�(dǎo)?;|(zhì)或樣品本身也可吸收拉曼信號。在長波傅里葉變換拉曼系�(tǒng)�,拉曼信號可以與近紅外的泛頻吸收重疊。這種影響與系�(tǒng)的光�(xué)以及樣品的形�(tài)有關(guān)。裝填和顆粒大小的差異而引起的固體散射的可變性與這種效應(yīng)有關(guān)。然�,由于在拉曼光譜中樣品的有限穿透深度和相對狹窄的波長范�,所有這些效應(yīng)的大小都沒有近紅外光譜嚴��
定量拉曼光譜與許多其它的光譜技�(shù)不同,它是單光束零背景測�。謹慎地進行樣品測定以及使用�(shè)計合理的儀器可以使這種變異減到最�,但是并不能全部消除。所�,的拉曼信號強度很難直接用于待測物的定量。變異的潛在來源是樣品的不透明性和樣品的不均勻�、照射樣品的激光功率的變化以及光學(xué)幾何�(xué)或樣品位置的變化。這些影響可以通過能重�(fù)的或有代表性的樣品處置方式予以減小�
由于拉曼信號強度的波�,使用內(nèi)標是最普通和有效的減少可變性的方法。內(nèi)標方法有幾種變通選�。可以有目的地加入一種內(nèi)�,該�(nèi)標應(yīng)具有與待測物互不干擾的獨特譜帶以便檢�。在溶液�,也可利用溶劑的獨特譜帶,因為溶劑隨樣品不同將相對保持不變。另�,在制劑�,如果賦形劑量大大超過待測組分,則可以使用該賦形劑的�。在假設(shè)激光和樣品定位的改變將會同等地影響全光譜的前提�,全光譜同樣可以用作參比�
樣品測定中需考慮的重要因素還有光譜的污染。拉曼是一種可以被許多外源影響掩蔽的弱效應(yīng)。普通的污染源包括樣品支持物(容器或基質(zhì))和周圍光線。通常,這些問題可以通過細致的實驗方法來識別和解�
除常�(guī)的拉曼光譜外,還有一些較為特殊的拉曼技�(shù)。它們是共振拉曼,表面增強拉曼光譜,拉曼旋光,相�(guān)-反斯托克拉曼光譜,拉曼增益或減失光譜以及超拉曼光譜等。其�,在藥物分析�(yīng)用相對較多的是共振拉曼和表面增強拉曼光譜��
共振拉曼光譜�
當激光頻率接近或等于分子的電子躍遷頻率時,可引起強列的吸收或共振,導(dǎo)致分子的某些拉曼譜帶強度急劇增強�(shù)百萬�,這就是共振拉曼效�(yīng)�
表面增強拉曼光譜(SERS)
SERS�(xiàn)象主要由金屬表面基質(zhì)受激而使局部電磁場增強所引起。效�(yīng)的強弱取決于與光波長相對�(yīng)的表面粗糙度大小,以及和波長相關(guān)的復(fù)雜的金屬電介�(zhì)作用的程��