激光拉曼光谱及其原理

定义

拉曼光谱法是研究化合物分子受光照射后所产生的散射,散射光与入射光能级差和化合物振动频率、转动频率的关系的分析方法。 与红外光谱类似,拉曼光谱是一种振动光谱技术。所不同的是,前者与分子振动时偶极矩变化相关,而拉曼效应则是分子极化率改变的结果,被测量的是非弹性的散射辐。

除常规的拉曼光谱外,还有一些较为特殊的拉曼技术。它们是共振拉曼,表面增强拉曼光谱, 拉曼旋光,相关-反斯托克拉曼光谱,拉曼增益或减失光谱以及超拉曼光谱等。其中,在药物分析应用相对较多的是共振拉曼和表面增强拉曼光谱法。

共振拉曼光谱法

当激光频率接近或等于分子的电子跃迁频率时,可引起强列的吸收或共振,导致分子的某些拉曼谱带强度急剧增强数百万倍,这就是共振拉曼效应。

表面增强拉曼光谱(SERS)

SERS现象主要由金属表面基质受激而使局部电磁场增强所引起。效应的强弱取决于与光波长相对应的表面粗糙度大小,以及和波长相关的复杂的金属电介质作用的程度。

原理

一定波长的电磁波作用于被研究物质的分子,引起分子相应能级的跃迁,产生分子吸收光谱。引起分子电子能级跃迁的光谱称电子吸收光谱,其波长位于紫外~可见光区,故称紫外-可见光谱。电子能级跃迁的同时伴有振动能级和转动能级的跃迁。引起分子振动能级跃迁的光谱称振动光谱,振动能级跃迁的同时伴有转动能级的跃迁。拉曼散射光谱是分子的振动-转动光谱。用远红外光波照射分子时,只会引起分子中转动能级的跃迁,得到纯转动光谱。




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