拉曼光譜法

拉曼光譜屬於分子的振動和轉動光譜,通常簡稱為分子光譜.早在1923年,斯麥可等著名物理學家就預言了單色光被物質散射時可能有頻率改變的散射光,印度物理學家拉曼於1928年在實驗室中發現了這種散射,因而以拉曼的名字命名為拉曼散射,相應的散射光譜亦稱為拉曼光譜。

目前拉曼光譜技術以其光譜信息豐富,樣品不需製備,可進行微量,微區,非破壞性,原位分析等的優點,在法庭科學檔案物證檢驗領域顯示出獨特的套用前景。
1、基本原理
雷射拉曼光譜分析,是利用雷射來照射被檢物質時發生散射現象而產生與入射光頻率不同的散射光譜所進行的分析方法。
拉曼散射效應.一單色光射入透明介質,在透射和發射方向以外所出現的光稱散射光,分子引起的拉曼散射就是散射光之一,它可用量子理論來解釋。
拉曼光譜與紅外光譜的關係.兩種光譜同屬分子光譜,都能夠提供分子振動頻率的信息,但產生兩種光譜的機理有本質區別.拉曼光譜是分子對單色光的散射所產生的光譜,紅外光譜是吸收光譜,即分子對紅外光源的吸收所產生的光譜。
2、儀器
由於拉曼散射光十分微弱,它的強度知識瑞利散射線強度的百萬分之一,所以拉曼光譜儀必須以儘可能強的光照射式樣,或提高檢測器的靈敏度.然而在發現拉曼散射效應後的30多年時間裡,這是難以達到的,使得拉曼光譜儀發展非常緩慢.
(1)色散型雷射拉曼光譜儀.傳統的色散型雷射拉曼光譜儀使用的是可見輻射,故它與紫外---可見分光光度計的結構基本類似,主要包括雷射光源,樣品室,單色器和檢測器四個部分。
A、 雷射光源.對光源最主要的要求是應該具有高單色性,並且其照射在樣品上時候能產生足夠強度的散射光,雷射是拉曼光譜儀的理想光源.
B、 樣品室.樣品室的功能是使雷射聚焦在樣品上,產生拉曼散射,並使其聚焦在單色器的入射狹縫上.
C、單色器.雷射照射到樣品上後,除了產生所需要的拉曼光外,還有頻率十分接近於拉曼光的瑞利散射以及其他一些雜散光,特別是瑞利散射,它的強度十分大,相比之下拉曼散射就非常弱,對拉曼光譜構成嚴重的干擾.
D、 檢測器.拉曼光譜儀的檢測器作用是把它檢測到的光信號轉變成電信號,由於拉曼散射光信號非常弱,因此要求檢測器具有較高的靈敏度。
E、特殊附屬檔案.雷射拉曼光譜儀可以通過配置顯微鏡,光纖探針等特殊附屬檔案,對一些微量,或者不均勻樣品,不便直接取樣的樣品進行檢測分析。
(2)傅立葉變換拉曼光譜儀
傅立葉變化拉曼光譜儀以近紅外雷射為激發光源,並引進了傅立葉變換紅外光譜儀中常用的傅立葉變化技術,是從90年代前後發展起來的一種新型的拉曼光譜測試儀器。
A、 光源。
B、樣品室.傅立葉變換拉曼光譜儀有一系列適用於不同需要的樣品池,所有樣品池豆科被置於一標準樣品板中。
C、 麥可遜干涉儀.麥可遜干涉儀是傅立葉變換拉曼光譜儀的重要組成之一.
D、特殊的濾光器.拉曼光譜的特點是拉曼效應極其微弱,拉曼散射的強度僅為激發光強度的109分之一左右,樣品在雷射的照射後所產生的拉曼散射處於強大的雷射背景噪音之中。
E, 檢測器.
共焦雷射拉曼光譜儀
(3)共焦雷射拉曼光譜儀也是拉曼光譜儀的新發展,它具有三維分辨能力,即可對一些樣品做光學切片,其縱向分辨能力獨具優越性。
3.套用
拉曼光譜結束被用在法庭科學中的時間並不長,在我國也是近年才開始利用拉曼光譜儀開展理化物證檔案檢驗工作.該技術具有準確性高,信息量大,譜圖容易辨認,差異性區分明顯,分析速度快,且對樣品無需製備,可進行微量,微區,原位的非破壞性檢驗的特點。
以檔案檢驗的種屬認定為例,在檔案材料檢驗中,大量遇到的是要對檔案上的墨水,油墨,印泥,印油等進行比對檢驗,以鑑別檔案是否被篡改.檢驗時,只要將檢材或樣本直接放在拉曼光譜儀的載物台上,通過顯微鏡找準被測物質,即可測試其拉曼光譜,最後對所獲得的拉曼光譜進行比較分析.檢驗程式簡單,儀器操作方便。