拉曼

实验四 激光拉曼光谱的测定

一. 实验目的

1、了解拉曼光谱的基本原理，掌握显微共焦激光拉曼光谱仪的使用方法。 2、测量一些常规物质和复杂样品的拉曼光谱。 二. 实验原理

当用波长比试样粒径小得多的频率为υ的单色光照射气体、液体或透明试样时，大部分的光会按原来的方向透射，而一小部分则按不同的角度散射开来，产生散射光。散射光中除了存在入射光频率υ外，还观察到频率为υ±△υ的新成分，这种频率发生改变的现象就被称为拉曼效应。υ即为瑞利散射，频率υ+△υ称为拉曼散射的斯托克斯线，频率为υ-△υ的称为反斯托克斯线。△υ通常称为拉曼频移，多用散射光波长的倒数表示，计算公式为

???1??1?0

式中，λ和λ0分别为散射光和入射光的波长。△υ的单位为cm-1。

由于拉曼谱线的数目、频移、强度直接与分子振动或转动能级有关。因此，研究拉曼光谱可以提供物质结构的有关信息。自从激光问世以来，拉曼光谱的研究取得了长足进展，已广泛应用于物理、化学、生物以及生命科学等研究领域。

图1显微共焦激光拉曼光谱仪结构

样品 显微镜 双瑞利滤光片 狭缝 光栅 CCD检测器 扩束器 激光 三、实验仪器和试剂

1. 显微共焦激光拉曼光谱仪 Renishaw inVia（英国雷尼绍公司） 2. 粉碎机、载玻片、盖玻片、胶头滴管 3. 测试样品

常规物质：CCl4，CH2Cl2 复杂样品：不同淀粉类作物 自备样品：不同材料的小挂件 四.实验步骤

1. 打开主机和计算机电源，同时打开激光器后面的总电源开关，将仪器预热20分钟左右。 2. 自检.

静态取谱（Static），中心520 Raman Shift cm-1, Advanced -> Pinhole 设为 in。使用硅片，用50 倍物镜，1 秒曝光时间，100%激光功率取谱。使用曲线拟合（Curve fit）命令检查峰位，检验仪器状态。 3．样品拉曼光谱的测定

将样品放置在载玻片上,盖上盖玻片，置于显微镜的载物台上，调节显微镜载物台的高度使得显微镜能够清晰地观察到样品表面（上2，下1）。选择Measurement->New->Spectral acquisition进行实验条件设置，再将白光照明光路切换到激光照明光路（上1，下2），即选择激光照射，选择Measurement->Run运行实验，等待实验运行，直到窗口中出现红色的光谱曲线，采集光谱结束，保存扫描结果。 五．数据处理

用仪器自带软件WiRE2.0或Excel绘制拉曼光谱。纵坐标是散射强度，可用任何单位表示，横坐标是拉曼位移，通常用相对于瑞利线的位移表示其数值，单位为波数cm-1。

1．纯物质的拉曼光谱 （1）CCl4的拉曼光谱图

四氯化碳分子为四面体结构，一个碳原子在中心，四个氯原子在四面体的四个顶点。当四面体绕其自身的一轴旋转一定角度，或记性反演(r—-r)、或旋转加反演之后，分子的几何构形不变的操作称为对称操作，其旋转轴成为对称轴。CCI4有13个对称轴，有案可查4个对称操作。我们知道，N个原子

构成的分子有碍（3N—6）个内部振动自由度。因此分子可以有9个(3×5—6)自由度，或称为9个独立的简正振动。

根据分子的对称性，这9种简正振动可归纳成下列四类：

第一类，只有一种振动方式，4个氯原子沿与C原子的联线方向作伸缩振动，记作，表示非简并振动 第二类，有两种振动方式，相邻两对CI原子在与C原子联线方向上，或在该联线垂直方向上同时 向运动，记作，表示二重简并振动。

第三类，有三种振动方式，4个CI与C原子作反向运动，记作，表示三重简并振动。

第四类，有三种振动方式，相邻的一对CI原子作伸张运动，另一对作压缩运动，记作，表示另一种三 重简并振动。

上面所说的“简并”，是指在同一类振动中，虽然包含不同的振动方式但具有相同的能量，它们在拉曼光谱中对应同一条谱线。因此，分子振动拉曼光谱应有4个基本谱。如下图：在拉曼位移0—1000之间有四个峰。

下面是我们做的玉石、扣子、大米的拉曼光

有这些宝石的图谱，我们可以想象，可以通过测定拉曼图谱来验证宝石的很假。可信度应当很高！

扣子的成分是高聚物，因为没学读谱，所以也看不出来其主要成分及单体。 2.不同淀粉类作物的拉曼光谱

图3 泰国香米的拉曼光谱图