拉曼光譜儀的工作原理

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(shí)，稱這種散射稱為瑞利散射；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散射。在拉曼散射中，散射光頻率相對(duì)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。散射光與入射光之間的頻率差v稱為拉曼位移，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(dòng)能級(jí)的變化，不同化學(xué)鍵或基團(tuán)有特征的分子振動(dòng)，ΔE反映了特定能級(jí)的變化，因此與之對(duì)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)。

拉曼光譜技術(shù)在材料科學(xué)研究中的應(yīng)用    

拉曼光譜在材料科學(xué)中是物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的有力工具，在相組成界面、晶界等課題中可以做很多工作。包括：

（1）薄膜結(jié)構(gòu)材料拉曼研究：拉曼光譜已成CVD（化學(xué)氣相沉積法）制備薄膜的檢測和鑒定手段。拉曼可以研究單、多、微和非晶硅結(jié)構(gòu)以及硼化非晶硅、氫化非晶硅、金剛石、類金剛石等層狀薄膜的結(jié)構(gòu)。

（2）超晶格材料研究：可通過測量超晶格中的應(yīng)變層的拉曼頻移計(jì)算出應(yīng)變層的應(yīng)力，根據(jù)拉曼峰的對(duì)稱性，知道晶格的完整性。

（3）半導(dǎo)體材料研究：拉曼光譜可測出經(jīng)離子注入后的半導(dǎo)體損傷分布，可測出半磁半導(dǎo)體的組分，外延層的質(zhì)量，外延層混品的組分載流子濃度。

（4）耐高溫材料的相結(jié)構(gòu)拉曼研究。

（5）全碳分子的拉曼研究。

（6）納米材料的量的子尺寸效應(yīng)研究。

拉曼光譜技術(shù)在寶石學(xué)研究中的局限性

1、拉曼光譜易受熒光的影響、因此對(duì)發(fā)熒光寶石的檢測會(huì)產(chǎn)生一定的影響。

2、對(duì)于不透明或透明度差的寶石，利用拉曼光譜技術(shù)進(jìn)行檢測可能會(huì)在寶石表面留下痕跡而成為有損檢測。

3、應(yīng)用拉曼光譜鑒定寶石，是一種類比法，有時(shí)會(huì)受到標(biāo)準(zhǔn)拉曼圖譜庫的限制，尤其是對(duì)一些罕見寶石更是如此。此外對(duì)于某些顆粒細(xì)小的多晶集合體類玉石，很難得到有效的拉曼圖譜。

總是在測試時(shí)得到一些位置重復(fù)的、尖銳的譜峰，為什么？

當(dāng)你在重復(fù)測試一個(gè)樣品時(shí)發(fā)現(xiàn)有一些尖銳譜線在相同的位置重復(fù)出現(xiàn)時(shí)，可以排除它們是宇宙射線的可能(因宇宙射線的位置足隨機(jī)的)。這些重復(fù)的尖銳譜線通常來自日光燈的發(fā)射或CRT顯示器的磷光發(fā)射，尤其當(dāng)用長工作距離的物鏡時(shí)問題更嚴(yán)重。它們也可能來自氣體激光器發(fā)射的等離子線，需仔細(xì)鑒別。

拉曼光譜中的熒光干擾來自于gong的發(fā)射，可以將室內(nèi)的日光燈關(guān)閉或在較暗的白熾燈下工作。儀器室內(nèi)應(yīng)盡可能暗。簡單的做法是將儀器室裝飾成暗房樣式，以避免任何來自所謂白光發(fā)射的無數(shù)反常規(guī)的發(fā)射譜線。

磷光線的干擾主要是CRT顯示器上所鍍磷光物質(zhì)引起。如發(fā)現(xiàn)此種情況，可將CRT顯示器關(guān)掉或?qū)晒馄恋牧炼日{(diào)暗。需要牢記的是：這些發(fā)射譜線的波數(shù)值永遠(yuǎn)是在同一個(gè)坐標(biāo)值上，當(dāng)轉(zhuǎn)換不同波長激光激發(fā)時(shí)它們在拉曼譜上的位置是隨著移動(dòng)和改變的。

當(dāng)上述方法都不能解決問題而你正在使用514nm激光進(jìn)行激發(fā)時(shí)，檢查等離子線濾光片是否已經(jīng)插上。在其它激光配置系統(tǒng)中，要么不需要檢查，要么激光器上已經(jīng)包含了濾光片。