拉曼光谱应用介绍

拉曼光谱是用于研究物质内分子振动和转动的光谱技术，是物质的指纹性信息，因此拉曼可以作为认证物质和分析物质成分的一种有力工具。拉曼光谱技术以其信息丰富，制样简单，水的干扰小等独特的优点，在化学、材料、物理、高分子、生物、医药、地质等领域有广泛的应用。

一、拉曼光谱仪原理Raman spectrometer

当用波长比样品粒径小的多的单色光照射样品时，大部分的光会按照原来的方向透射，而一小部分则按不同的角度散射产生散射光。在垂直方向观察时，除了与原入射光有相同频率的瑞利散射外，还有一系列对称分布的若干条很弱的与入射光频率发生位移（频移增加或减少）的拉曼谱线，这种现象被称为拉曼效应。由于拉曼谱线的数目、位移的大小、谱图的长度直接与试样分子振动或转动能级有关。因此，与红外光谱类似，拉曼光谱也可得到有关分子振动或转动的信息。 拉曼光谱分析技术是以拉曼效应为基础建立起来的分子结构表征技术。

二、拉曼光谱仪的应用Application

☑材料定性分析：每种物质具有特定的特征光谱，因此可以对物质进行定性。

☑碳材料表征：通过碳材料的特征峰比值（G/D比）表征碳材料的缺陷。

☑材料应力测试：通过特征峰的偏移判断样品表面是否有应力应变存在。

☑多层复合材料分析：通过拉曼成像观察多层复合材料的分布状态。

三、案例分析Case study

不同物质具有不同的拉曼光谱，通过其拉曼出峰位置的不同对该物质进行定性。以环己烷为例，其拉曼谱图如下：

（2）碳材料表征

通过碳材料特有的拉曼特征峰出峰位置判断是否有碳材料的存在。通过G/D比值判断碳纳米管缺陷。通过高丝洛伦兹拟合，判断是否存在sp2和sp3键，以判断是否为类金刚石。

碳材料对应峰位图

类金刚石拟合图

（3）材料应力分布

拉曼测试应力分布，选择一个明显的特征峰，该特征峰与标准峰位相比，产生了位移，则说明有应力存在，位移越大，应力越大，拉曼成像中颜色代表应力大小。

应力分布图

（4）多层复合材料分析

拉曼光谱可对多层复合材料进行成像，观察不同物质的分布情况，不同颜色代表不同的物质。

物质分布图