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1. 什么是拉曼光譜？
拉曼光譜是一種無損的分析技術(shù)，它是基于光和材料的相互作用而產(chǎn)生的。拉曼光譜可以提供樣品化學(xué)結(jié)構(gòu)、相和形態(tài)、結(jié)晶度及分子相互作用的詳細(xì)信息。
拉曼是一種光散射技術(shù)。激光光源的高強(qiáng)度入射光被分子散射時(shí)，大多數(shù)散射光與入射激光具有相同的波長（顏色），這種散射稱為瑞利散射。然而，還有極小一部分（大約1/109）散射光的波長（顏色）與入射光不同，其波長的改變由測試樣品（所謂散射物質(zhì)）的化學(xué)結(jié)構(gòu)所決定，這部分散射光稱為拉曼散射。
一張拉曼譜圖通常由一定數(shù)量的拉曼峰構(gòu)成，每個(gè)拉曼峰代表了相應(yīng)的拉曼散射光的波長位置和強(qiáng)度。每個(gè)譜峰對(duì)應(yīng)于一種特定的分子鍵振動(dòng)，其中既包括單一的化學(xué)鍵，例如C-C， C=C， N-O， C-H等，也包括由數(shù)個(gè)化學(xué)鍵組成的基團(tuán)的振動(dòng)，例如苯環(huán)的呼吸振動(dòng)、多聚物長鏈的振動(dòng)以及晶格振動(dòng)等。
（阿司匹林的拉曼光譜，嵌入圖片為光譜局部細(xì)節(jié)放大。）
2. 拉曼光譜可以提供哪些信息？
拉曼光譜能夠探測材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)，它提供的信息包括：
（1）化學(xué)結(jié)構(gòu)和化學(xué)鑒別；
（2）相和形態(tài)；
（3）應(yīng)力；
（4）污染物和雜質(zhì)；
一般而言，拉曼光譜是特定分子或材料獨(dú)有的化學(xué)指紋，能夠用于快速確認(rèn)材料種類或者區(qū)分不同的材料。在拉曼光譜數(shù)據(jù)庫中包含著數(shù)千條光譜，通過快速搜索，找到與被分析物質(zhì)相匹配的光譜數(shù)據(jù)，即可鑒別被分析物質(zhì)。
（分別是甲醇(methanol)和乙醇(ethanol)的拉曼光譜，二者有著顯著的區(qū)別，可以用于區(qū)分這兩種液體物質(zhì)。）
當(dāng)與拉曼成像系統(tǒng)相結(jié)合時(shí)，可以基于樣品的多條拉曼光譜來生成拉曼成像。這些成像可以用于展示不同化學(xué)成分、相與形態(tài)以及結(jié)晶度的分布。
（礦物各成分分布）
3. 拉曼光譜能夠用于分析什么樣的樣品？
拉曼光譜可以用來分析很多不同類型的樣品，通常包括以下種類：
（1）固體、粉末、液體、膠體、軟膏、氣體
（2）無機(jī)材料、有機(jī)材料、生物材料
（3）純物質(zhì)、混和物、溶液
一般來說，拉曼不適合分析以下樣品：
金屬
目前拉曼光譜應(yīng)用的典型例子包括：
（1）藝術(shù)品和考古—顏料、陶瓷以及寶石的表征與鑒定
（2）碳材料—碳納米管的結(jié)構(gòu)與純度、缺陷 / 無序度表征
（3）化學(xué)—結(jié)構(gòu)、純度、反應(yīng)監(jiān)控
（4）地質(zhì)學(xué)—礦物鑒別和分布、包裹體、相變
（5）生命科學(xué)—單個(gè)細(xì)胞或組織表征，藥物、疾病診斷
（6）藥學(xué)—藥物成分均勻性和組分分布
（7）半導(dǎo)體—純度、摻入成分、應(yīng)力
4. 能否獲取固體、液體和氣體的拉曼光譜？
能。幾乎所有包含真實(shí)的分子鍵的物質(zhì)都可以用于拉曼光譜分析，即固體、粉末、軟膏、液體、膠體和氣體都可以使用拉曼光譜進(jìn)行分析。但是，通常金屬是無法通過拉曼光譜進(jìn)行分析的。
雖然氣體樣品也可以通過拉曼光譜進(jìn)行分析，但是由于氣體的分子密度特別低，所以測量氣體的拉曼光譜相對(duì)較難，通常需要用到大功率激光器和較長路徑的樣品池。在某些情況下，氣體的壓力很高，例如礦物中的氣體包裹體，此時(shí)普通的拉曼光譜儀就可以滿足測試要求。
5. 能否獲取混合材料樣品的拉曼光譜？
能。從某個(gè)樣品獲取的拉曼光譜包含了測試體積（激光照射到的體積）內(nèi)所有分子的信息。因此，混合物的拉曼光譜中包含了代表測試體積內(nèi)所有不同分子的拉曼信號(hào)。如果混合樣品的各種成分是已知的，那么根據(jù)相對(duì)峰強(qiáng)可以衡量混合物組分的相對(duì)含量。
6. 能否獲取水溶液樣品的拉曼光譜？
能。拉曼光譜非常適合用于分析含水樣品，包括溶液、生物組織和細(xì)胞等。水分子的拉曼散射截面非常小，所以拉曼散射強(qiáng)度也比其他分子弱很多；此外，水分子的拉曼光譜也非常簡單，只有為數(shù)不多的幾個(gè)拉曼峰，對(duì)于溶解物質(zhì)的拉曼峰干擾甚小。在大多數(shù)情況下，即便水分子在數(shù)量上占據(jù)很大優(yōu)勢(shì)，溶質(zhì)的拉曼峰強(qiáng)度都比水的拉曼峰強(qiáng)度大得多。因而，分析水溶液中的溶質(zhì)是輕而易舉的事情。
7. 獲取拉曼光譜需要多長時(shí)間？
采集拉曼光譜的時(shí)間是由一系列因素決定的，包括樣品自身的性質(zhì)、對(duì)光譜質(zhì)量的要求以及所采用的拉曼光譜儀。現(xiàn)代拉曼光譜儀在幾秒鐘的時(shí)間內(nèi)足以獲取一條質(zhì)量很好的拉曼光譜。
在拉曼成像實(shí)驗(yàn)中，需要采集數(shù)千條光譜，因而需要花費(fèi)更多的時(shí)間，采集時(shí)間可以從幾分鐘到幾個(gè)小時(shí)不等。這取決于采集數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)量，以及上述系列因素。
（在1s時(shí)間內(nèi)采集的阿司匹林的拉曼光譜）
文章來源：《拉曼光譜入門手冊(cè)》
文章鏈接：http://www.horiba.com/cn/scientific
文章編輯：董榮錄
