基本介紹
- 中文名：拉曼光譜
- 外文名：Raman spectra
- 類別：散射光譜
- 用途：分子結構研究的一種分析方法
歷史,相關信息,含義,特徵,光譜分析,優越性,光譜儀,簡介,光源,外光路,色散系統,接收系統,信息處理,拉曼效應,分析技術,種類,優點,不足,信號選擇,套用方向,發展前景,雷射技術,納米科技,相關技術,表面增強法,高溫法,共振法,共焦顯微法,傅立葉變換法,光纖法,固體光聲法,聯用法,技術分析,
歷史
1928年C.V.拉曼實驗發現，當光穿過透明介質被分子散射的光發生頻率變化，這一現象稱為拉曼散射，同年稍後在蘇聯和法國也被觀察到。在透明介質的散射光譜中，頻率與入射光頻率υ0相同的成分稱為瑞利散射；頻率對稱分布在υ0兩側的譜線或譜帶υ0±υ1即為拉曼光譜，其中頻率較小的成分υ0－υ1又稱為斯托克斯線，頻率較大的成分υ0+υ1又稱為反斯托克斯線。靠近瑞利散射線兩側的譜線稱為小拉曼光譜；遠離瑞利線的兩側出現的譜線稱為大拉曼光譜。瑞利散射線的強度只有入射光強度的10-3，拉曼光譜強度大約只有瑞利線的10-3。小拉曼光譜與分子的轉動能級有關， 大拉曼光譜與分子振動-轉動能級有關。拉曼光譜的理論解釋是，入射光子與分子發生非彈性散射，分子吸收頻率為υ0的光子，發射υ0－υ1的光子（即吸收的能量大於釋放的能量），同時分子從低能態躍遷到高能態（斯托克斯線）；分子釋放頻率為υ0的光子，發射υ0+υ1的光子（即釋放的能量大於吸收的能量），同時分子從高能態躍遷到低能態（反斯托克斯線 )。分子能級的躍遷僅涉及轉動能級，發射的是小拉曼光譜；涉及到振動-轉動能級，發射的是大拉曼光譜。與分子紅外光譜不同，極性分子和非極性分子都能產生拉曼光譜。雷射器的問世，提供了優質高強度單色光，有力推動了拉曼散射的研究及其套用。拉曼光譜的套用範圍遍及化學、物理學、生物學和醫學等各個領域，對於純定性分析、高度定量分析和測定分子結構都有很大價值。
拉曼光譜
拉曼光譜相關信息
電化學原位拉曼光譜法, 是利用物質分子對入射光所產生的頻率發生較大變化的散射現象, 將單色入射光(包括圓偏振光和線偏振光) 激發受電極電位調製的電極表面, 通過測定散射回來的拉曼光譜信號(頻率、強度和偏振性能的變化)與電極電位或電流強度等的變化關係。一般物質分子的拉曼光譜很微弱, 為了獲得增強的信號, 可採用電極表面粗化的辦法, 可以得到強度高104-107倍的表面增強拉曼散射(Surface Enhanced Raman Scattering, SERS) 光譜, 當具有共振拉曼效應的分子吸附在粗化的電極表面時, 得到的是表面增強共振拉曼散射(SERRS)光譜, 其強度又能增強102-103。
電化學原位拉曼光譜法的測量裝置主要包括拉曼光譜儀和原位電化學拉曼池兩個部分。拉曼光譜儀由雷射源、收集系統、分光系統和檢測系統構成, 光源一般採用能量集中、功率密度高的雷射, 收集系統由透鏡組構成, 分光系統採用光柵或陷波濾光片結合光柵以濾除瑞利散射和雜散光以及分光檢測系統採用光電倍增管檢測器、半導體陣檢測器或多通道的電荷藕合器件。原位電化學拉曼池一般具有工作電極、輔助電極和參比電極以及通氣裝置。為了避免腐蝕性溶液和氣體侵蝕儀器, 拉曼池必須配備光學視窗的密封體系。在實驗條件允許的情況下, 為了儘量避免溶液信號的干擾, 應採用薄層溶液(電極與視窗間距為0.1～1mm) , 這對於顯微拉曼系統很重要, 光學窗片或溶液層太厚會導致顯微系統的光路改變, 使表面拉曼信號的收集效率降低。電極表面粗化的最常用方法是電化學氧化- 還原循環(Oxidation-Reduction Cycle,ORC)法, 一般可進行原位或非原位ORC處理。
目前採用電化學原位拉曼光譜法測定的研究進展主要有: 一是通過表面增強處理把測檢體系拓寬到過渡金屬和半導體電極。雖然電化學原位拉曼光譜是現場檢測較靈敏的方法, 但僅能有銀、銅、金三種電極在可見光區能給出較強的SERS。許多學者試圖在具有重要套用背景的過渡金屬電極和半導體電極上實現表面增強拉曼散射。二是通過分析研究電極表面吸附物種的結構、取向及對象的SERS 光譜與電化學參數的關係,對電化學吸附現象作分子水平上的描述。三是通過改變調製電位的頻率, 可以得到在兩個電位下變化的“時間分辨譜”, 以分析體系的SERS 譜峰與電位的關係, 解決了由於電極表面的SERS 活性位隨電位而變化而帶來的問題。
含義
光照射到物質上發生彈性散射和非彈性散射. 彈性散射的散射光是與激發光波長相同的成分,非彈性散射的散射光有比激發光波長長的和短的成分, 統稱為拉曼效應。拉曼效應是光子與光學支聲子相互作用的結果。
設散射物分子原來處於基電子態，振動能級如圖所示。當受到入射光照射時，激發光與此分子的作用引起的極化可以看作為虛的吸收，表述為電子躍遷到虛態（Virtual state），虛能級上的電子立即躍遷到下能級而發光，即為散射光。設仍回到初始的電子態，則有如圖所示的三種情況。因而散射光中既有與入射光頻率相同的譜線，也有與入射光頻率不同的譜線，前者稱為瑞利線，後者稱為拉曼線。在拉曼線中，又把頻率小於入射光頻率的譜線稱為斯托克斯線，而把頻率大於入射光頻率的譜線稱為反斯托克斯線。
附加頻率值與振動能級有關的稱作大拉曼位移，與同一振動能級內的轉動能級有關的稱作小拉曼位移：
大拉曼位移：(為振動能級帶頻率)
小拉曼位移：(其中B為轉動常數)
簡單推導小拉曼位移：利用轉動常數
特徵
拉曼散射光譜具有以下明顯的特徵
b. 在以波數為變數的拉曼光譜圖上，斯托克斯線和反斯托克斯線對稱地分布在瑞利散射線兩側, 這是由於在上述兩種情況下分別相應於得到或失去了一個振動量子的能量。
光譜分析
實驗做出的譜圖(見附圖,以波長為單位)
標準的譜圖(如下,以波數為單位)
通過的結構分析解釋光譜：
第一類，只有一種振動方式，4個氯原子沿與C原子的聯線方向作伸縮振動，記作v1，表示非簡併振動。
第二類，有兩種振動方式，相鄰兩對CI原子在與C原子聯線方向上，或在該聯線垂直方向上同時作反向運動，記作v2，表示二重簡併振動。
第三類，有三種振動方式，4個CI與C原子作反向運動，記作v3，表示三重簡併振動。
第四類，有三種振動方式，相鄰的一對CI原子作伸張運動，另一對作壓縮運動，記作v4，表示另一種三重簡併振動。
上面所說的“簡併”，是指在同一類振動中，雖然包含不同的振動方式但具有相同的能量，它們在拉曼光譜中對應同一條譜線。因此，分子振動拉曼光譜應有4個基本譜線，根據實驗中測得各譜線的相對強度依次為v1>v2>v3>v4。苯的譜線也見附圖,分析類似,這裡不再贅述。
優越性
拉曼光譜技術的優越性
提供快速、簡單、可重複、且更重要的是無損傷的定性定量分析，它無需樣品準備，樣品可直接通過光纖探頭或者通過玻璃、石英、和光纖測量。此外
拉曼光譜
拉曼光譜1 由於水的拉曼散射很微弱，拉曼光譜是研究水溶液中的生物樣品和化學化合物的理想工具。
3 拉曼光譜譜峰清晰尖銳，更適合定量研究、資料庫搜尋、以及運用差異分析進行定性研究。在化學結構分析中，獨立的拉曼區間的強度可以和功能集團的數量相關。
4 因為雷射束的直徑在它的聚焦部位通常只有0.2-2毫米，常規拉曼光譜只需要少量的樣品就可以得到。這是拉曼光譜相對常規紅外光譜一個很大的優勢。而且，拉曼顯微鏡物鏡可將雷射束進一步聚焦至20微米甚至更小，可分析更小面積的樣品。
5 共振拉曼效應可以用來有選擇性地增強大生物分子特個發色基團的振動，這些發色基團的拉曼光強能被選擇性地增強1000到10000倍。
光譜儀
簡介
拉曼光譜儀一般由以下五個部分構成。
拉曼光譜光源
它的功能是提供單色性好、功率大並且最好能多波長工作的入射光。目前拉曼光譜實驗的光源己全部用雷射器代替歷史上使用的汞燈。對常規的拉曼光譜實驗，常見的氣體雷射器基本上可以滿足實驗的需要。在某些拉曼光譜實驗中要求入射光的強度穩定，這就要求雷射器的輸出功率穩定。
外光路
外光路部分包括聚光、集光、樣品架．濾光和偏振等部件。
(1) 聚光：用一塊或二塊焦距合適的會聚透鏡，使樣品處於會聚雷射束的腰部，以提高樣品光的輻照功率，可使樣品在單位面積上輻照功率比不用透鏡會聚前增強105倍。
(3) 樣品架：樣品架的設計要保證使照明最有效和雜散光最少，尤其要避免入射雷射進入光譜儀的入射狹縫。為此，對於透明樣品，最佳的樣品布置方案是使樣品被照明部分呈光譜儀入射狹縫形狀的長圓柱體，並使收集光方向垂直於入射光的傳播方向。幾種典型樣品架的空間配置參見右圖。
(4) 濾光：安置濾光部件的主要目的是為了抑制雜散光以提高拉曼散射的信噪比。在樣品前面，典型的濾光部件是前置單色器或干涉濾光片，它們可以濾去光源中非雷射頻率的大部分光能。小孔光欄對濾去雷射器產生的等離子線有很好的作用。在樣品後面，用合適的干涉濾光片或吸收盒可以濾去不需要的瑞利線的一大部分能量，提高拉曼散射的相對強度。
(5) 偏振：做偏振譜測量時，必須在外光路中插入偏振元件。加入偏振旋轉器可以改變入射光的偏振方向；在光譜儀入射狹縫前加入檢偏器，可以改變進入光譜儀的散射光的偏振；在檢偏器後設定偏振擾亂器，可以消除光譜儀的退偏干擾。
色散系統
色散系統使拉曼散射光按波長在空間分開，通常使用單色儀。由於拉曼散射強度很弱，因而要求拉曼光譜儀有很好的雜散光水平。各種光學部件的缺陷，尤其是光柵的缺陷，是儀器雜散光的主要來源。當儀器的雜散光本領小於10-4時，只能作氣體、透明液體和透明晶體的拉曼光譜。
拉曼光譜接收系統
拉曼散射信號的接收類型分單通道和多通道接收兩種。光電倍增管接收就是單通道接收。
信息處理
為了提取拉曼散射信息，常用的電子學處理方法是直流放大、選頻和光子計數，然後用記錄儀或計算機接口軟體畫出圖譜。
拉曼效應
光照射到物質上發生彈性散射和非彈性散射. 彈性散射的散射光是與激發光波長相同的成分.非彈性散射的散射光有比激發光波長長的和短的成分, 統稱為拉曼效應。
當用波長比試樣粒徑小得多的單色光照射氣體、液體或透明試樣時，大部分的光會按原來的方向透射，而一小部分則按不同的角度散射開來，產生散射光。在垂直方向觀察時，除了與原入射光有相同頻率的瑞利散射外，還有一系列對稱分布著若干條很弱的與入射光頻率發生位移的拉曼譜線，這種現象稱為拉曼效應。由於拉曼譜線的數目，位移的大小，譜線的長度直接與試樣分子振動或轉動能級有關。因此，與紅外吸收光譜類似，對拉曼光譜的研究，也可以得到有關分子振動或轉動的信息。目前拉曼光譜分析技術已廣泛套用於物質的鑑定，分子結構的研究譜線特徵。
分析技術
種類
幾種重要的拉曼光譜分析技術
1、單道檢測的拉曼光譜分析技術
2、以CCD為代表的多通道探測器的拉曼光譜分析技術
拉曼光譜
拉曼光譜3、採用傅立葉變換技術的FT-Raman光譜分析技術
4、共振拉曼光譜分析技術
5、表面增強拉曼效應分析技術
拉曼光譜用於分析的優點和缺點
優點
1、拉曼光譜用於分析的優點
拉曼光譜的分析方法不需要對樣品進行前處理，也沒有樣品的製備過程，避免了一些誤差的產生，並且在分析過程中操作簡便，測定時間短，靈敏度高等優點。
不足
2、拉曼光譜用於分析的不足
(1)拉曼散射面積
(2)不同振動峰重疊和拉曼散射強度容易受光學系統參數等因素的影響
(3)螢光現象對傅立葉變換拉曼光譜分析的干擾
(4)在進行傅立葉變換光譜分析時，常出現曲線的非線性的問題
(5)任何一物質的引入都會對被測體體系帶來某種程度的污染，這等於引入了一些誤差的可能性，會對分析的結果產生一定的影響。
信號選擇
拉曼信號的選擇
入射雷射的功率，樣品池厚度和光學系統的參數也對拉曼信號強度有很大的影響，故多選用能產生較強拉曼信號並且其拉曼峰不與待測拉曼峰重疊的基質或外加物質的分子作內標加以校正。其內標的選擇原則和定量分析方法與其他光譜分析方法基本相同。
斯托克斯線能量減少，波長變長
反斯托克斯線能量增加，波長變短
套用方向
拉曼光譜的套用
通過對拉曼光譜的分析可以知道物質的振動轉動能級情況,從而可以鑑別物質,分析物質的性質.下面舉幾個例子：
l 天然雞血石和仿造雞血石的拉曼光譜有本質的區別,前者主要是地開石和辰砂的拉曼光譜,後者主要是有機物的拉曼光譜,利用拉曼光譜可以區別二者。
天然雞血石的拉曼光譜:仿造雞血石的拉曼光譜:
天然雞血石的拉曼光譜
天然雞血石的拉曼光譜上兩個圖中,a是地（黑色），b是血（紅色）
查閱資料，對不同物質的拉曼光譜進行比對，可以知道，天然雞血石“地”的主要成分為地開石，天然雞血石樣品“血”既有辰砂又有地開石,實際上是辰砂與地開石的集合體。仿造雞血石“地”的主要成分是聚苯乙烯-丙烯腈，“血”與一種名為PermanentBordo的紅色有機染料的拉曼光譜基本吻合。
仿造雞血石的拉曼光譜
仿造雞血石的拉曼光譜鑑別毒品：使用拉曼光譜法對毒品和某些白色粉末進行了分析，譜圖如下：
常見毒品均有相當豐富的拉曼特徵位移峰，且每個峰的信噪比較高，表明用拉曼光譜法對毒品進行成分分析方法可行，得到的譜圖質量較高。由於雷射拉曼光譜具有微區分析功能，即使毒品和其它白色粉末狀物質混和在一起，也可以通過顯微分析技術對其進行識別，得到毒品和其它白色粉末分別的拉曼光譜圖。
利用拉曼光譜可以監測物質的製備：擔載型硫化鉬、硫化鎢催化劑是由相應的擔載型金屬氧化物在H2和H2S氣氛下程式升溫製得的，在工業上主要用作加氫精制催化劑。在這樣的工業條件下，二維表面金屬氧化物轉變為二維或三維金屬硫化物。與負載金屬氧化物相比，負載金屬硫化物的拉曼光譜研究相對較少，這是由於黑色的硫化物相對可見光的吸收較強，導致信號較弱。然而拉曼光譜能較易檢測到小的金屬硫化物微晶。下圖給出了非負載的晶相MoS2的拉曼光譜
拉曼光譜法對毒品和某些白色粉末進行分析
拉曼光譜法對毒品和某些白色粉末進行分析（圖）非負載的晶相MoS2的拉曼光譜
在380和450cm-1處出現兩個歸屬為晶相和的譜峰，而擔載型晶相硫化鉬的譜峰比晶相硫化鉬的譜峰寬得多。鈷助劑的加入導致硫化鉬的譜峰發生位移，強度減弱，這是由於相以及黑色的相的形成造成的。
拉曼光譜可以監測水果表面殘留的農藥
在處理好的水果表面撕取一小片果皮,在水果表面分別滴上一滴不同的農藥,農藥就會浸潤到果皮上。用吸水紙擦拭果皮上的農藥液體,然後把殘留有農藥的果皮壓入鋁片的小槽中,保證使殘留農藥的果皮表面呈現在鋁片小槽的外面,然後把壓出來的汁液用吸水紙擦拭乾淨。光譜如下:
非負載的晶相MoS2的拉曼光譜
非負載的晶相MoS2的拉曼光譜雷射拉曼光譜法的套用
高聚物：拉曼光譜可以提供關於碳鏈或環的結構信息。在確定異構體（單休異構、位置異構、幾何異構和空間立現異構等）的研究中拉曼光譜可以發揮其獨特作用。電活性聚合物如聚吡咯、聚噻吩等的研究常利用拉曼光譜為工具，在高聚物的工業生產方面，如對受擠壓線性聚乙烯的形態、高強度纖維中緊束分子的觀測，以及聚乙烯磨損碎片結晶度的測量等研究中都彩了拉曼光譜。
不同種類水果表面滴加植保後得到的拉曼譜
不同種類水果表面滴加植保後得到的拉曼譜生物：拉曼光譜是研究生物大分子的有力手段，由於水的拉曼光譜很弱、譜圖又很簡單，故拉曼光譜可以在接近自然狀態、活性狀態下來研究生物大分子的結構及其變化。拉曼光譜在蛋白質二級結構的研究、DNA和致癌物分子間的作用、視紫紅質在光循環中的結構變化、動脈硬化操作中的鈣化沉積和紅細胞膜的等研究中的套用均有文獻報導。
利用FT-Raman消除生物大分子螢光干擾等，有許多成功的示例。
表面和薄膜
拉曼光譜在材料的研究方面，在相組成界面、晶界等課題中可以做很多例作。
拉曼光譜已成CVD（化學氣相沉積法）製備薄膜的檢測和鑑定手段。
另外，LB膜的拉曼光譜研究、二氧化矽薄膜氮化的拉曼光譜研究都已見報導。
儘管拉曼散射很弱，拉曼光譜通常不夠靈敏，但利用共振或表面增強拉曼技術就可以大大加強拉曼光譜的靈敏度。表面增強拉曼光譜學（SERS）已成為拉曼光譜研究中活躍的一個領域。
發展
傳統的光柵分光拉曼光譜儀，彩的是逐點掃描，單道記錄的方法，十分浪費時間。而且雷射拉曼光譜儀所用的雷射很容易激發出螢光來，影響測定。為避免傳統雷射光譜儀的弊端近來研製出了兩種新型的光譜儀：
傅立葉變換近紅外雷射拉曼光譜儀和共焦雷射光譜儀。
傅立葉拉曼光譜儀由雷射光源、試樣室、麥可遜干涉儀、特殊濾光器、檢測器組成。
發展前景
雷射技術
拉曼光譜在最近這些年發展是比較快的，應該來說是受益於兩方面吧。
一方面是雷射技術的發展，我最近參加了在英國倫敦召開的第21屆國際拉曼光譜大會，感受到現在基於超快雷射的非線性拉曼光譜技術已經越來越成熟了。這種高精尖和需要昂貴設備的技術，原來僅有很少幾個單位可以搞。特別是雷射部分都是靠自己搭建，每天還得調，很不穩定，現在這個狀況已經不存在了，而且儀器的價格相對也比較低。現在國際上推出的從事非線性光譜研究的超快(飛秒或皮秒)雷射器，技術上已經達到比較成熟地步，可以成套購買，也較穩定。非線性拉曼光譜技術已經在生命科學領域研究中發揮它的獨特和重要作用。例如，美國哈佛大學的謝曉亮教授在開拓並運用相干反斯托克斯拉曼光譜顯微學（CARS Microscopy）研究活細胞內部三維結構方面取得一系列重要成果。我覺得高質量的超快雷射器還推動了另一個極具前途的表面光譜技術，就是合頻（SFG）技術的發展，它作為具有獨特的界面選擇性的非線性光譜方法，已經在界面和表面科學、材料乃至生命領域研究中發揮著越來越重要的作用。
拉曼光譜
拉曼光譜納米科技
第二個重要方面就是納米科技的迅猛發展，它使得基於納米結構的表面增強拉曼光譜（SERS）和針尖增強拉曼光譜（TERS）在超高靈敏度檢測方面取得了長足的進步，推動拉曼光譜成為迄今很少的、可達到單分子檢測水平的技術。現在不論是拉曼光譜刊物，還是拉曼光譜會議，SERS都是一個最受關注的內容。在近幾屆的國際拉曼光譜會議上，SERS分會都是最大的分會。近幾年，有關SERS的論文數量也呈顯著的上升趨勢。SERS和TERS不僅僅在表面科學研究領域，而且在生命科學領域將具有很大的發展潛力，由此可以為研究各類重要的生命科學體系和解決基本問題作出貢獻。拉曼光譜相對於紅外光譜，其優勢之一體現在用拉曼研究水溶液中比較方便，而生命科學的許多研究往往需要的水溶液環境。共振拉曼、表面增強拉曼和非線性拉曼光譜以及它們的聯用將成為生命科學前沿領域具有重要價值的研究方法，因為21世紀是生命科學的世紀，我以為也是納米技術和雷射技術的世紀。
相關技術
表面增強法
自1974年Fleischmann等人發現吸附在粗糙化的Ag電極表現的吡啶分子具有巨大的拉曼散射現象，加之活性載體表面選擇吸附分子對螢光發射的抑制，使雷射拉曼光譜分析的信噪比大大提高，這種表面增強效應被稱為表面增強拉曼散射(SERS)。SERS技術是一種新的表面測試技術，可以在分子水平上研究材料分子的結構信息。
拉曼光譜
拉曼光譜高溫法
高溫雷射拉曼技術被用於冶金、玻璃、地質化學、晶體生長等領域，用它來研究固體的高溫相變過程，熔體的鍵合結構等。然而這些測試需在高溫下進行，必須對常規拉曼儀進行技術改造。
共振法
雷射共振拉曼光譜(RRS)產生雷射頻率與待測分子的某個電子吸收峰接近或重合時，這一分子的某個或幾個特徵拉曼譜帶強度可達到正常拉曼譜帶的104～106倍，並觀察到正常拉曼效應中難以出現的、其強度可與基頻相比擬的泛音及組合振動光譜。與正常拉曼光譜相比，共振拉曼光譜靈敏度高，結合表面增強技術，靈敏度已達到單分子檢測 。
共焦顯微法
顯微拉曼光譜技術是將拉曼光譜分析技術與顯微分析技術結合起來的一種套用技術。與其他傳統技術相比，更易於直接獲得大量有價值信息，共聚焦顯微拉曼光譜不僅具有常規拉曼光譜的特點，還有自己的獨特優勢。輔以高倍光學顯微鏡，具有微觀、原位、多相態、穩定性好、空間解析度高等特點，可實現逐點掃描，獲得高解析度的三維圖像，近幾年共聚焦顯微拉曼光譜在腫瘤檢測、文物考古、公安法學等領域有著廣泛的套用。
傅立葉變換法
傅立葉變換拉曼光譜是上世紀90年代發展起來的新技術，1987年，Perkin Elmer公司推出第一台近紅外激發傅立葉變換拉曼光譜(NIR FT—R)儀，採用傅立葉變換技術對信號進行收集，多次累加來提高信噪比，並用1064mm的近紅外雷射照射樣品，大大減弱了螢光背景。從此，Fr—Raman在化學、生物學和生物醫學樣品的非破壞性結構分析方面顯示出了巨大的生命力。
光纖法
光纖的引入,使拉曼光譜儀用於工業線上分析以及現場遙測分析成為可能。Huy 等使用兩個10m長、100μm 直徑的光纖,雷射波長為514. 5nm ,對苯/ 庚烷混合物進行分析,獲得非常好的結果。Benoit 等將光導纖維感測器用於拉曼光譜儀, 使得液體樣品的拉曼信號增強了50 倍。Cooney 等人比較單個光纖與多個光纖套用於拉曼光譜儀的結果,發現多個光纖的套用將改善收集拉曼光的有效性。Cooper 等利用光纖遙控拉曼技術分析了石油染料中的二甲苯異構體。近年來,國外將1550nm 光纖雷射器、EDFA 光纖放大器技術套用於拉曼散射型分布光纖溫度感測器系統,取得了較好的結果。分散式光纖拉曼光子溫度感測器已成為光纖感測技術和檢測技術的發展趨勢。由於它具有獨特的性能,因此已成為工業過程控制中的一種新的檢測裝置,發展成一個工業自動化測量網路。
固體光聲法
光聲拉曼技術是通過光聲方法來直接探測樣品中因相干拉曼過程而存儲能量的一種非線性光存儲技術。光聲拉曼信號正比於固體介質三階拉曼極化率的虛部,與非共振拉曼極化率無關,因而完全避免了非共振拉曼散射的影響,並且克服了傳統的光學法受瑞利散射,布里淵散射干擾的缺點,具有高靈敏度(能探測到10 - 6cm- 1的拉曼係數) 、高解析度和基本上沒有光學背景等優點。在氣體、液體樣品的檢測分析中獲得了理想的效果。由於不像相干斯托克斯拉曼過程那樣有比較嚴格的相位匹配角要求,因而它也很適合用於研究固體介質特性。Barrett 等人從理論上分析了氣體樣品中的光聲拉曼光譜技術過程,但與之不同,固體介質的光聲拉曼效應是由相干拉曼增益過程產生的局部熱能耦合到樣品本身的振動模式的熱彈過程,對於介質各向異性結構,三階非線性拉曼極化率張量形式表現出對稱性,因而,情況要複雜得多,運用平行模型和熱彈性理論,導出固體介質樣品中光聲拉曼信號的解析式,對固體中光聲拉曼效應的一些特性進行分析。
拉曼光譜
拉曼光譜聯用法
近兩年，實現拉曼與其它多種微區分析測試儀器的聯用，其中有：拉曼與掃描電鏡聯用(Raman—SEM)；拉曼與原子力顯微鏡/近場光學顯微鏡聯用(Raman—AFM/NSOM)；拉曼與紅外聯用(Raman—iR)；拉曼與雷射掃描共聚焦顯微鏡聯用(Raman— CLSM)，這些聯用的著眼點是微區的原位檢測。通過聯用可以獲得更多的信息，並提高可靠度。
技術分析
1、單道檢測的拉曼光譜分析技術
2、以CCD為代表的多通道探測器的拉曼光譜分析技術
3、採用傅立葉變換技術的FT-Raman光譜分析技術
4、共振拉曼光譜分析技術
5、表面增強拉曼效應分析技術
