第20卷第4期光散射学报V o l120N o14 2008年12月THE J OURNAL OF LI GHT SCATTER I NG D ec12008
文章编号:1004-5929(2008)04-0359-04
拉曼光谱数据库及信息查询系统
董鹍1,王锭笙1,段云彪1,周小芳1,赵金涛4,司民真5,梁二军2,方炎3,张鹏翔1 (11昆明理工大学光电子研究所,昆明650051;21郑州大学物理系,郑州450001;
31首都师范大学物理系,北京100037;41杭州电子工业学院物理系,杭州310037;
51楚雄师范物理系,楚雄675000)
摘要:随着拉曼光谱议的不断发展,尤其是便携式拉曼光谱仪的普及,与其配套的各种拉曼数据库的建立是十分重要的。目前大多数实验室都依赖进口仪器及其相应的数据库。因此建立我国自己的拉曼数据库具有重要的意义。本文采用目前最先进的数据库软件平台,构建了大型拉曼光谱数据库。本数据库包括宝玉石及其填充物、原生矿物、毒品,农药,打印复印墨迹、化学药剂等数个子数据库,总计有数千条图谱及数据信息。可以通过中文名称、英文名称、化学式、特征峰等多种方式进行查询。系统具有智能化的信息查询模块,并且支持模糊查询。根据最强的三个特征峰值进行搜索,是其区别其他数据库的显著特点。
在特征峰搜索模式中,通过依次输入拉曼图谱中的最强特征峰值,经过几次比对和确认可以显示出满足搜索条件的图谱,最终逼近真实结果。操作人员只需经过简单的培训,使用较低硬件配置的计算机,就能够在几秒钟内根据实际测得拉曼图谱,从数据库中查找出与其匹配的信息,从而快速准确的鉴定出其构成与或所属矿物。本数据库在功能上可以不断扩展,包含的数据信息可以不断扩充。该数据库可广泛应用于公安法学,宝玉石真伪,化学分析等各种物相鉴定领域。
关键词:拉曼光谱;拉曼光谱数据库;物质鉴定
中图分类法:TP392文献标示码:A
The Database of Ra m an Spectr u m and
Inform ati on Searc h Syste m
DOGN Kun1,WANG D i n g-sheng1,DUAN Yun-biao1,Z HOU X iao-fang1, Z HAO Ji n-tao4,SIM ing-zheng5,L I A NG Er-jun2,FANG Yang3,ZHANG Peng-x i a ng1 (11K un M ing science and technolo gy University,iamp e,K unm i n g650051,China;
21Zheng Zhou Un i v ersit y,Physics Depart m ent,Zhengzhou450001,China;
31Cap italN or m al University,Phy sics D e part m ent,Beijing100037,China;
41H ang Zhou electrical industry college,Phy sics D epart m ent,H angzhou310037,China;
51Phy sics D epart m ent of chux iong T eacher's colle g e,Chux iong675000,Ch i n a)
Abst ract:W ith t h e deve l o p m ent o fRa m an spectrum equ i p m en,t especially w ith the popu larizati o n of portab l e R a m an spectrum equ i p m ent1The database w ith these equip m ent beco m es ver y i m po r-tant1No w m ost labs o f China have to i m po rt Ra m an equipm ents and database for m aboard1So it s' very i m portant to bu il d our database w hich be l o ng to China1W e use advanced database so ft w are progra mm es to bu ild The Ra m an spectru m databases1The databases have co llected nearly five
收稿日期:2007-06-30
作者简介:董鹍,昆明理工大学在读博士,E-m ai:l dongkun3000@yahoo1com1cn
通讯作者:张鹏翔1E-m ai:l pxzhang@hot m ai.l co m
光散射学报第20卷
hundreds species o f ge m s,m inera ls and filler,dr ugs,pesticide and so on1It inc l u des t h ousands of different Ra m an spectrum and re l a ted i n for m ation1Several index m ethods such as t h e chinese na m e,eng lish na m e,che m ical for m ula and o t h er key wo r ds w ere used for searching,co mpari n g and i d entify ing of the m easured or unkno w n iter m s1It has inte lligent pr ogra m to support f u zzy search。In characteristic peaks search m ode,One can enter the t h ree m ost strong peaks to get the search resu lt1It only cost several seconds to find outw hich infor m a ti o n i n the da tabase ism atched w it h the ra m an spectrum you have m easured,The operator needn't be expert and the co m puter needn t'be very expensi v e then you can i d entify the co m position o f the m i n era l and wh ich species it be long to1The function o f the database can be enhance,and the data i n fo r m ation can be added i n to th database1The database can be used w idely i n j u rispr udence,ge m s indentify,che m ico-an-alytic etc1
K ey w ords:Ra m an spectru m;t h e dadabase of Ra m an spectrum;m ateria l inden tify
1引言
拉曼光谱分析在物质成分鉴定和分子结构分析方面具有不可替代的作用。与传统分析检测方法相比(如显微镜观察、测硬度、测折光率、X光、红外光谱等),具有快速、准确、无损、微区分析等特点。在物质鉴定和化学分析方面具有重要的作用。随着技术的发展,小型化的便携式拉曼仪器逐渐普及,智能化的操作界面使得非专业人员也可以操作、使用仪器;因此建立与其配套的各种拉曼数据库是十分迫切和必要的。
目前拉曼检测技术已经十分成熟,但是其配套的软件系统,尤其是在数据库应用方面还很不完善。我们可以通过拉曼光谱仪快速、简便的测出某未知样品拉曼图谱,但是对所得图谱的分析就要相对复杂的多。一般需要具有专业理论知识的人,凭借积累的经验或是通过复杂的分析计算,才能对该未知样品进行判别、鉴定。在易用性、准确性和工作效率方面存在着严重的不足。
基于数据库智能检索系统开发的拉曼数据库,类似于X射线衍射峰的标准卡片检索,可以快速准确的在数据库中搜索出与测试样品匹配的拉曼特征峰数据及图谱信息。该数据库目前包括珠宝玉石及其填充物[1]、原生矿物、毒品[2],农药[3],书画墨迹[4]、化学药剂等数个子数据库,并且不需要太多的专业知识就可以轻松使用和操作,适用于科学研究、宝玉石鉴定、公安法学等多个方面。2国内外拉曼数据库的应用软件研究
美国Ga lacti c公司(既现今美国Ther m o公司)在拉曼光谱的应用软件开发上起步最早, GRAM S/32就是由其推出的。早在W indo w s95时代GRAM S/32就已经发展到了310版,在这一版本中就已经具有数据库搜索功能。但是由于当时的数据库软件平台的功能限制,使得其实际应用十分不便。目前Ther m o公司最新推出的GRAM S是810版,在这一版中采用最新的图谱识别引擎,可以直接通过拉曼图谱文件(SPC格式的文件)在数据库中进行检索比对[5]。但是由于在实际测量中所得拉曼图谱的特征峰值情况比较复杂,所以通过图谱曲线搜索方式所得的结果要么往往范围过大,要么会将有用信息排除在外。具有一定的缺陷。
我国在拉曼光谱研究领域已经有几十年的发展历史了,这期间培养出了一大批拉曼光谱学的专家学者,但是我们在拉曼检测仪器和应用软件方面还是一片空白。我国至今还没有一个具有国家标准级别的拉曼数据库。而美国、英国等发达国家,早已建立了诸如宝石矿物数据库,化学药品数据库,毒品农药数据库等几十个拉曼数据库。这些数据库少的只有几十张图谱,多的有近两千张图谱,由不同的研究机构提供,最后整合在一起,形成一个庞大的拉曼数据库。
张鹏翔等人在中国物理学会光散射专业委员会的倡导下,曾多次提出建立拉曼光谱数据库的构想[6],但因种种原因,均未落实。他与梁二军等人提出的5一种宝石矿物的拉曼识别法6已
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第4期董鹍:拉曼光谱数据库及信息查询系统
经获得国家专利。并且由梁二军主持构建了我国第一个拉曼数据库系统(由Po w er Bu il d 610编写)。由于当时的限制,该数据库在功能上不是
很完善,使用起来也不是很方便;但其为今后新
版数据库的开发制作提供了极高的参考价值。
Fig 11 The ma i n i n terface of the Ra m an Spectrum Database
3 基于M icroso ft Foxpr o 910的拉曼数据库
本数据库由M icr osoft Foxpro 910创建
[7]
。无须网络支持即可单机运行。其主界面如图1所示。
主界面由左到右依次为,/选择搜索方式0下拉框/选择误差值范围0下拉框,/搜索框0,/搜索全部0按钮,/在结果中搜索0按钮,/清空结果0按钮,/打印0按钮。
首先点击/选择搜索方式0下拉框,可以选择搜索模式,比如:/显示全部数据0,/按照序号搜索0,/按照中文名称搜索0,/按照英文名称搜索0,/按照化学式搜索0,/特征峰搜索0。
当您选择/按照中、英文名称搜索0时,只要在搜索框中输入您要查询的中文或英文名称即可在/搜索结果列表区0显示其特征峰值的列表数据,用鼠标选中一条数据将在/拉曼图谱显示区0显示其所对应的拉曼图谱。点击/打印0按钮即可打印输出数据。
系统支持智能模糊搜索功能,比如当您选择/英文名称搜索0时,您不需要输入一个英文单词的全称比如翡翠/jadeite 0,你只要输入/jad 0或者/J AD 0或者/Jad 0其中任意一种形式即可搜索出结果。同理当您选择/中文名称搜索0时,您只要输入一个/玉0字即可列出/刚玉0、/软玉0、/黄玉0、/玉髓0等结果。特别符合中国用
户习惯。
选择/特征峰搜索0时,首先输入拉曼图谱
中最强峰的波数值,如翡翠的1040(单位c m -1
)特征峰,输入/10400(单位c m -1
)即可(如果输入的数据含有小数系统将自动取整),系统将搜索到/霓石0、/石榴石0、/翡翠0、/绿松石0等结果。再次在搜索框内输入翡翠的次强峰波数值,如/7000(单位c m -1
),点/在结果中搜索0马上可以过滤掉其它不符合条件的结果,从而定位到翡翠这一单一结果上。当然对于其它物质或是特征峰多而复杂的情况,只要多次搜索即可得出结果。该搜索引擎已经验证其适用性。
通过/选择误差值0选项,可以调整搜索结果的范围。如但您选择误差值为/20(单位c m -1)时,搜索波数满足/10400(单位c m -1
)条件的结果,系统将波数在1038~1042(单位c m -1
)范围内的内的结果列出,若选择误差值为
0(单位c m -1
),则精确比对波数满足/10400(单位c m -1
)精确值的结果。
用户自定义功能:自然界的物质多种多样,目前本数据库还不能含盖所有的方面,用户自定
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光散射学报第20卷
义模块允许用户自己输入新测样品的拉曼数据(如:新的药品),其中包括特征峰数据表格,和拉曼图谱。新添加的信息会包含在已有的数据库中,能够在搜索结果中显示,这为构建我国自己的大型拉曼数据库提供了平台。如图2
所示。
F ig12Th e User-def i ned i n ter faces
4结论
本文基于目前先进的数据库软件技术,建立
了我国自己的拉曼光谱数据库。该数据库包含
珠宝玉石及其填充物、原生矿物[8]、毒品,农药,
打印复印墨迹、化学药剂等数个子数据库。该数
据库操作简单,快捷易用。操作人员无须具备十
分专业的知识即可操作使用。该系统相比国外
公司的网络数据库[9],具有无须联网,即可单机
运行的特点。结合小型便携式拉曼仪器可以广
泛的应用于宝玉石鉴定,毒品查缴等领域。并且
其在功能上可以不断的扩展,所包含的数据信息
可以不断扩充。
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拉曼光谱的原理及应用 拉曼光谱由于近几年来以下几项技术的集中发展而有了更广泛的应用。这些技术是：CCD检测系统在近红外区域的高灵敏性,体积小而功率大的二极管激光器,与激发激光及信号过滤整合的光纤探头。这些产品连同高口径短焦距的分光光度计,提供了低荧光本底而高质量的拉曼光谱以及体积小、容易使用的拉曼光谱仪。 （一）含义 光照射到物质上发生弹性散射和非弹性散射. 弹性散射的散射光是与激发光波长相同的成分.非弹性散射的散射光有比激发光波长长的和短的成分, 统称为拉曼效应 当用波长比试样粒径小得多的单色光照射气体、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。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着若干条很弱的与入射光频率发生位移的拉曼谱线,这种现象称为拉曼效应。由于拉曼谱线的数目,位移的大小,谱线的长度直接与试样分子振动或转动能级有关。因此,与红外吸收光谱类似,对拉曼光谱的研究,也可以得到有关分子振动或转动的信息。目前拉曼光谱分析技术已广泛应用于物质的鉴定,分子结构的研究谱线特征 （二）拉曼散射光谱具有以下明显的特征： a.拉曼散射谱线的波数虽然随入射光的波数而不同,但对同一样品,同一拉曼谱线的位移与入射光的波长无关,只和样品的振动转动能级有关； b. 在以波数为变量的拉曼光谱图上,斯托克斯线和反斯托克斯线对称地分布在瑞利散射线两侧, 这是由于在上述两种情况下分别相应于得到或失去了一个振动量子的能量。 c. 一般情况下,斯托克斯线比反斯托克斯线的强度大。这是由于Boltzmann分布,处于振动基态上的粒子数远大于处于振动激发态上的粒子数。 （三）拉曼光谱技术的优越性 提供快速、简单、可重复、且更重要的是无损伤的定性定量分析,它无需样品准备,样品可直接通过光纤探头或者通过玻璃、石英、和光纤测量。此外 1 由于水的拉曼散射很微弱,拉曼光谱是研究水溶液中的生物样品和化学化合物的理想工具。 2 拉曼一次可以同时覆盖50-4000波数的区间,可对有机物及无机物进行分析。相反,若让红外光谱覆盖相同的区间则必须改变光栅、光束分离器、滤波器和检测器 3 拉曼光谱谱峰清晰尖锐,更适合定量研究、数据库搜索、以及运用差异分析进行定性研究。在化学结构分析中,独立的拉曼区间的强度可以和功能集团的数量相关。 4 因为激光束的直径在它的聚焦部位通常只有0.2-2毫米,常规拉曼光谱只需要少量的样品就可以得到。这是拉曼光谱相对常规红外光谱一个很大的优势。而且,拉曼显微镜物镜可将激光束进一步聚焦至20微米甚至更小,可分析更小面积的样品。 5 共振拉曼效应可以用来有选择性地增强大生物分子特个发色基团的振动,这些发色基团的拉曼光强能被选择性地增强1000到10000倍。（四）几种重要的拉曼光谱分析技术 1、单道检测的拉曼光谱分析技术 2、以CCD为代表的多通道探测器用于拉曼光谱的检测仪的分析技术 3、采用傅立叶变换技术的FT-Raman光谱分析技术 4、共振拉曼光谱分析技术 5、表面增强拉曼效应分析技术 (五) 拉曼频移,拉曼光谱与分子极化率的关系 1、拉曼频移：散射光频与激发光频之差,取决于分子振动能级的改变,所以它是特征的,与入射光的波长无关,适应于分子结构的分析 2、拉曼光谱与分子极化率的关系 分子在静电场E中,极化感应偶极矩P为静电场E与极化率的乘积 诱导偶极矩与外电场的强度之比为分子的极化率 分子中两原子距离最大时,极化率也最大 拉曼散射强度与极化率成正比例 （六）应用激光光源的拉曼光谱法 应用激光具有单色性好、方向性强、亮度高、相干性好等特性,与表面增强拉曼效应相结合,便产生了表面增强拉曼光谱。其灵敏度比常规拉曼光谱可提高104~107倍,加之活性载体表面选择吸附分子对荧光发射的抑制,使分析的信噪比大大提高。已应用于生物、药物及环境分析中痕量物质的检测。共振拉曼光谱是建立在共振拉曼效应基础上的另一种激光拉曼光谱法。共振拉曼效应产生于激发光频率与待测分子的某个电子吸收峰接近或重合时,这一分子的某个或几个特征拉曼谱带强度可达到正常拉曼谱带的104~106倍,有利于低浓度和微量样品的检测。已用于无机、有
拉曼光谱原理及应用简介 当用波长比试样粒径小得多的单色光照射气体、液体或透明试样时，大部分的光会按原来的发现透射，而一小部分则按不同的角度散射开来，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着若干条很弱的与入射光频率发生位移的拉曼谱线，这种现象称为拉曼效应。由于拉曼谱线的数目，位移的大小，谱线的长度直接与试样分子振动或转动能级有关。因此，与红外吸收光谱类似，对拉曼光谱的研究，也可以得到有关分子振动或转动的信息。目前拉曼光谱分析技术已广泛应用于物质的鉴定，分子结构的研究。 应用激光光源的拉曼光谱法。应用激光具有单色性好、方向性强、亮度高、相干性好等特性，与表面增强拉曼效应相结合，便产生了表面增强拉曼光谱。其灵敏度比常规拉曼光谱可提高104~107倍，加之活性载体表面选择吸附分子对荧光发射的抑制，使分析的信噪比大大提高。已应用于生物、药物及环境分析中痕量物质的检测。共振拉曼光谱是建立在共振拉曼效应基础上的另一种激光拉曼光谱法。共振拉曼效应产生于激发光频率与待测分子的某个电子吸收峰接近或重合时，这一分子的某个或几个特征拉曼谱带强度可达到正常拉曼谱带的104~106倍，有利于低浓度和微量样品的检测。已用于无机、有机、生物大分子、离子乃至活体组成的测定和研究。激光拉曼光谱与傅里叶变换红外光谱相配合，已成为分子结构研究的主要手段。
1. 激光拉曼光谱法的原理是拉曼散射效应 拉曼散射：当激发光的光子与作为散射中心的分子相互作用时，大部分光子只是发生改变方向的散射，而光的频率并没有改变，大约有占总散射光的10-10-10-6的散射，不光改变了传播方向，也改变了频率。这种频率变化了的散射就称为拉曼散射。对于拉曼散射来说，分子由基态E0被激发至振动激发态E1，光子失去的能量与分子得到的能量相等为△E反映了指定能级的变化。因此，与之相对应的光子频率也是具有特征性的，根据光子频率变化就可以判断出分子中所含有的化学键或基团。这就是拉曼光谱可以作为分子结构的分析工具的理论工具。 2. 拉曼光谱仪的主要部件有： 激光光源、样品室、分光系统、光电检测器、记录仪和计算机。 3. 应用 激光拉曼光谱法的应用有以下几种：在有机化学上的应用，在高聚物上的应用，在生物方面上的应用，在表面和薄膜方面的应用。 有机化学：拉曼光谱在有机化学方面主要是用作结构鉴定的手段，拉曼位移的大小、强度及拉曼峰形状是判断化学键、官能团的重要依据。利用偏振特性，拉曼光谱还可以作为顺反式结构判断的依据。 高聚物：拉曼光谱可以提供关于碳链或环的结构信息。在确定异构体（单休异构、位置异构、几何异构和空间立现异构等）的研究中
便携式拉曼光谱仪产品市场分析报告
目录 第一章便携式拉曼光谱仪市场调查 第一节产品用途调查 一、本产品的主要用途 二、产品经济寿命期论述 第二节便携式拉曼光谱仪产品现有生产能力调查 一、产品国内现有生产能力总量 二、主要生产厂家生产能力利用率 三、产品目前在建项目的生产能力及其在地区间的分布、数量与比例 四、已批拟开工建设项目的生产能力，预计投产年月 五、便携式拉曼光谱仪设备采购状况 第三节便携式拉曼光谱仪产品产量及销售量调查 一、2006-2009年全国产量 二、2009年以来产品的产量变化情况 三、2010年产品国内保有量与国外有关国家保有量的分析比较 四、产品进口量及进口来源 五、进口产品占国内生产量或销售量的比例与进口产品的价格 六、产品出口量及出口去向 七、出口产品占国内生产量或销售量的比例与进口产品的价格 第四节便携式拉曼光谱仪替代产品调查 一、可替代本产品的产品性能、质量与本产品相比的优缺点 二、可替代产品的国内生产能力、产量；可作替代用途的比例；价格分析 三、可替代产品进口可能性及价格 第五节便携式拉曼光谱仪产品价格调查 一、产品的定价管理办法 二、产品销售价格变动趋势及最高价格和最低价格出现的时间、原因 第六节便携式拉曼光谱仪国外市场调查 一、产品国外的主要生产国家和地区 二、国外主要生产厂的生产技术、生产能力、销售量 三、产品国际市场销售价格及其变动趋势 四、我国进口该种产品的主要进口国的生产能力及变化趋势 第七节拉曼光谱仪主要产商调查
一、美国B&M TEK (必达泰克) 二、海洋光学 三、港东科技 四、欧普图垂斯（Optotrace） 五、Ahura（安胡拉） 六、天津市拓普仪器有限公司 第二章便携式拉曼光谱仪市场预测 第一节国内市场需求预测 一、产品原料分析 二、产品更新周期的特点 三、可能出现的替代产品 四、产品使新用途发展 六、产品市场需求发展趋势 七、产品市场容量预测 八、产品国内需求量及与现有生产能力的差距 第二节便携式拉曼光谱仪产品出口或进口替代分析 一、替代进口分析 二、出口可行性分析 三、进出口政策分析 四、产品替代进口量或出口量预测 第三节便携式拉曼光谱仪价格预测 一、产品目前价格水平 二、国际、国内市场价格变化趋势 三、国家的物价政策变化 四、产品全社会供需变化 五、产品降低生产成本的措施和可能性 六、价格策略 七、产品销售价格预测 第三章便携式拉曼光谱仪市场推销战略 第一节常见推销方式 一、企业自销 二、国家部分收购 三、经销人代销及代销人情况分析 第二节便携式拉曼光谱仪产品常见推销措施
拉曼光谱由于近几年来以下几项技术的集中发展而有了更广泛的应用。这些技术是：CCD检测系统在近红外区域的高灵敏性，体积小而功率大的二极管激光器，与激发激光及信号过滤整合的光纤探头。这些产品连同高口径短焦距的分光光度计，提供了低荧光本底而高质量的拉曼光谱以及体积小、容易使用的拉曼光谱仪。（一）含义 光照射到物质上发生弹性散射和非弹性散射.弹性散射的散射光是与激发光波长相 同的成分.非弹性散射的散射光有比激发光波长长的和短的成分,统称为拉曼效应 当用波长比试样粒径小得多的单色光照射气体、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。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着若干条很弱的与入射光频率发生位移的拉曼谱线，这种现象称为拉曼效应。由于拉曼谱线的数目，位移的大小，谱线的长度直接与试样分子振动或转动能级有关。因此，与红外吸收光谱类似，对拉曼光谱的研究，也可以得到有关分子振动或转动的信息。目前拉曼光谱分析技术已广泛应用于物质的鉴定，分子结构的研究谱线特征 （二）拉曼散射光谱具有以下明显的特征： a.拉曼散射谱线的波数虽然随入射光的波数而不同，但对同一样品，同一拉曼谱线的位移与入射光的波长无关,只和样品的振动转动能级有关； b.在以波数为变量的拉曼光谱图上，斯托克斯线和反斯托克斯线对称地分布在瑞利散射线两侧,这是由于在上述两种情况下分别相应于得到或失去了一个振动量子的 能量。
c.一般情况下，斯托克斯线比反斯托克斯线的强度大。这是由于Boltzmann分布，处于振动基态上的粒子数远大于处于振动激发态上的粒子数。 （三）拉曼光谱技术的优越性 提供快速、简单、可重复、且更重要的是无损伤的定性定量分析，它无需样品准备，样品可直接通过光纤探头或者通过玻璃、石英、和光纤测量。此外 1由于水的拉曼散射很微弱，拉曼光谱是研究水溶液中的生物样品和化学化合物的理想工具。 2拉曼一次可以同时覆盖50-4000波数的区间，可对有机物及无机物进行分析。相反，若让红外光谱覆盖相同的区间则必须改变光栅、光束分离器、滤波器和检测器3拉曼光谱谱峰清晰尖锐，更适合定量研究、数据库搜索、以及运用差异分析进行定性研究。在化学结构分析中，独立的拉曼区间的强度可以和功能集团的数量相关。4因为激光束的直径在它的聚焦部位通常只有0.2-2毫米，常规拉曼光谱只需要少量的样品就可以得到。这是拉曼光谱相对常规红外光谱一个很大的优势。而且，拉曼显微镜物镜可将激光束进一步聚焦至20微米甚至更小，可分析更小面积的样品。5共振拉曼效应可以用来有选择性地增强大生物分子特个发色基团的振动，这些发色基团的拉曼光强能被选择性地增强1000到10000倍。 （四）几种重要的拉曼光谱分析技术 1、单道检测的拉曼光谱分析技术
拉曼光谱学 ——原理及应用HORIBA Jobin Yvon北京办事处
报告内容 ?1-什么是拉曼光谱? –简单介绍 ?2-拉曼光谱仪工作原理介绍 ?3-拉曼光谱在材料研究中的应用介绍?4-HORIBA Jobin Yvon拉曼光谱仪简介
1928年，印度科学家C.V Raman in首先在CCL 4光谱 中发现了当光与分子相互作用后，一部分光的波长 会发生改变（颜色发生变化），通过对于这些颜色 发生变化的散射光的研究，可以得到分子结构的信 息，因此这种效应命名为Raman效应。 时间 和发现人? Provided by Prof. D. Mukherjee, Director of Indian Association for the Cultivation of Science
λlaser λscatter >λlaser 瑞利散射λscatter = λlaser 拉曼散射 光散射的过程：激光入射到样品，产生散射光。 散射光弹性散射（频率不发生改变-瑞利散射） 非弹性散射（频率发生改变-拉曼散射）
2 0004 000 6 0008 00010 000I n t e n s i t y (c n t )400600Raman Shift (cm -1) 520不同材料的拉曼光 谱有各自的不同于其它材料的特征的光谱-特征谱 z 为表征和鉴别材料提 供了指纹谱 z 深入开展光谱学和材 料物性研究打下基础 1332 1580 20000 15000 10000 5000 100012001400160018002000 Wavenumber (cm-1)?组分信息?结构信息
激光拉曼光谱的原理和应用 当用波长比试样粒径小得多的单色光照射气体、液体或透明试样时，大部分的光会暗原来的发现透射，而一小部分则按不同的角度散射开来，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着若干条很弱的与入射光频率发生位移的拉曼谱线，这种现象称为拉曼效应。由于拉曼谱线的数目，位移的大小，谱线的长度直接与试样分子振动或转动能级有关。因此，与红外吸收光谱类似，对拉曼光谱的研究，也可以得到有关分子振动或转动的信息。目前拉曼光谱分析技术已广泛应用于物质的鉴定，分子结构的研究 推荐激光拉曼光谱法是以拉曼散射为理论基础的一种光谱分析方法。 激光拉曼光谱法的原理是拉曼散射效应。 拉曼散射：当激发光的光子与作为散射中心的分子相互作用时，大部分光子只是发生改变方向的散射，而光的频率并没有改变，大约有占总散射光的10-10-10-6的散射，不公改变了传播方向，也改变了频率。这种频率变化了的散射就称为拉曼散射。 对于拉曼散射来说，分子由基态E0被激发至振动激发态E1，光子失去的能量与分子得到的能量相等为△E反映了指定能级的变化。因此，与之相对应的光子频率也是具有特征性的，根据光子频率变化就可以判断出分子中所含有的化学键或基团。 这就是拉曼光谱可以作为分子结构的分析工具的理论工具。 拉曼光谱仪的主要部件有： 激光光源、样品室、分光系统、光电检测器、记录仪和计算机。 应用 激光拉曼光谱法的应用有以下几种：在有机化学上的应用，在高聚物上的应用，在生物方面上的应用，在表面和薄膜方面的应用。 有机化学 拉曼光谱在有机化学方面主要是用作结构鉴定的手段，拉曼位移的大小、强度及拉曼峰形状是碇化学键、官能团的重要依据。利用偏振特性，拉曼光谱还可以作为顺反式结构判断的依据。 高聚物 拉曼光谱可以提供关于碳链或环的结构信息。在确定异构体（单休异构、位置异构、几何异构和空间立现异构等）的研究中拉曼光谱可以发挥其独特作用。电活性聚合物如聚毗咯、聚噻吩等的研究常利用拉曼光谱为工具，在高聚物的工业生产方面，如对受挤压线性聚乙烯的形态、高强度纤维中紧束分子的观测，以及聚乙烯磨损碎片结晶度的测量等研究中都彩了拉曼光谱。 生物 拉曼光谱是研究生物大分子的有力手段，由于水的拉曼光谱很弱、谱图又很简单，故拉曼光谱可以在接近自然状态、活性状态下来研究生物大分子的结构及其变化。拉曼光谱在蛋白质
拉曼光谱问题汇总 问题目录 一、测试了一些样品，得到的是Ramanshift，但是文献是wavenumber，不知道它们之间的转换公式是怎么样的？激光波长632.8nm。 二、如何用拉曼光谱仪测透明的有机物液体，测试时放到了玻璃片上测出来的结果是玻璃的光谱。 三、我们这里有做生物样品的拉曼光谱的，在获得的图里面有很强的荧光，有的说，如果拉曼得不到就用其荧光谱。可我想问一下，在拉曼谱里面得到的荧光背景，是真正的荧光特征谱吗？这和荧光光谱仪里面的荧光图有什么区别？ 四、什么是共焦显微拉曼光谱仪? 五、请问，测固体粉末的拉曼图谱时，对于荧光很强的物质，应该如何处理？特别是当荧光将拉曼峰湮灭时，应该怎么办？增加照射时间的方法，我试过，连续照射了4小时，结果还是有很强的荧光。我只有一台532nm的激光器，所以更换激光波长的方法目前我不能用。想问问各位，还有别的方法吗？ 六、请问用激光拉曼仪能测量薄膜的厚度、折射率及应力吗？它能对薄膜进行那些方面的测量呢？ 七、拉曼做金属氧化物含量的下限是多少? 我有一几种氧化物的混合物，其中MoO3含量只有5%，XRD检测不到，拉曼可以吗？ 八、小弟是刚涉足拉曼这个领域，主打生物医学方面。实验中，发现温度不同时，拉曼好像也不一样。不知到哪位能帮忙解释一下这个现象 九、文献上说，拉曼的峰强与物质的浓度是成正比关系，那么比如我配置1mol/L的某溶液，和0.5mol/L的溶液，其峰强度是正好一半的关系吗？应用拉曼，是否能采用峰积分，或者用近红外那样的多元统计的办法来定量吗？准确度怎么样？ 十、拉曼峰1640对应的是什么东西啊？无机的 十一、1 红外分析气体需要多高的分辨率？ 2 拉曼光谱仪是否可分析纯金属？ 3 红外与拉曼联用，BRUKER和NICOLET哪个好些？ 十二、我想请问一下这里的高手测定过渡金属络合物水溶液中金属与有机物中的某个原子是否成键可以用拉曼光谱分析吗？ 十三、金红石和锐钛矿对紫外Raman的响应差别大不大？同样条件下的金红石和锐钛矿的Raman峰会不会差很多？ 十四、什么是3CCD？ 十五、请教我所作的实验是用柠檬酸金属盐溶胶拉制成纤维，想做一下拉曼光谱来证明是否有线性分子的存在，可以吗 十六、在测量拉曼光谱仪的灵敏度参数时，有人提出，单晶硅的三阶拉曼峰的强度跟硅分子的取向（什么111，100之类）的有关，使用不同取向的硅使用与其相匹配的激光照射时，其强度严重不一样，是这样吗？不知道大家测量激光拉曼光谱仪的灵敏度时都是怎么测量的 十七、请问如何进行拉曼光谱数据处理？ 十八、拉曼系统自检具体是检测哪些硬件？是个什么过程？ 十九、请教作激光拉曼测试，样品如何预处理？ 二十、请问激光拉曼光谱是什么意思？ 二十一、请教喇曼谱实验时，如何选择激发波长，1064nm?还是785nm或633nm? 二十二、拉曼信号对入射角和出射角的响应又是什么样？我的样品是有衬底支持的薄膜样品（膜厚几百纳米--几微米），怎样扣除衬底的影响？ 二十三、微区拉曼和普通拉曼有区别吗，尤其在图谱上？多晶，单晶和非晶拉曼有何区别？ 二十四、我是做复合材料的研究的，主要是想研究纤维增强复合材料的界面性能？ 二十五、学校有一套天津港东的拉曼光谱仪，计划给学生开一个测量固体（或粉末）拉曼光谱的实验。试了几种材料都不明显，各位高人能推荐几种容易找到的象四氯化碳拉曼光谱那么明显的固体，晶体，或者粉末吗？ 二十六、我们研究小组新近涉及碳纳米管的领域。由于纳米管的Raman信号很弱，就是要重复不断的测试才能在1600cm－1的附近得到峰。请问具体操作条件应该怎么选。如laser的功率，解析度，扫描数scannumber等等，我们用的Raman仪器是(Brucker, RFS-100/S)。 二十七、激光拉曼光谱仪应该可以实现快速的定量分析，但经过前段时间一些咨询，使我对其是否可进行快速分析颇存疑问，尤其是气体分析。请问，一般来说分析一次样品（气体或固体）的时间是多长
拉曼光谱现状研究 拉曼光谱（Raman spectra），是一种散射光谱。它是1928年印度物理学家C.V. Raman发现的。对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息，并应用于分子结构研究的一种分析方法。拉曼光谱作为一种物质结构的分析测试手段而被广泛应用,尤其是60年代以后,激光光源的引入、微弱信号检测技术的提高和计算机的应用, 拉曼光谱得到了迅速的发展,出现了很多新的拉曼光谱技术,使拉曼光谱分析在许多应用领域取得很大的发展。目前,拉曼光谱已广泛应用于材料、化工、石油、高分子、生物、环保、地质等领域。 一拉曼光谱的发展 拉曼光谱又称拉曼效应,是起用发现者印度人C.V.Raman命名的。德文文献中常称之为迈克尔-拉曼(Smekal-Raman)效应,而苏联前若干年的文献中则称之为联合散射,是拉曼于1919年从水分子散射现象中发现的。拉曼光谱最初用的光源是聚焦的日光,后来使用汞弧灯由于它强度不太高和单色性差,限制了拉曼光谱的发展。60年代激光技术的兴起,以及光电讯号转换器件的发展才给拉曼光谱带来新的转机。70年代中期,激光拉曼探针的出现,给微区分析注入活力。80年代以来,一些公司相继推出了拉曼探针共焦激光拉曼光谱仪,入射光的功率可以很低,灵敏度得到很大的提高。这些性质使拉曼光谱的应用无论在广度和特异性等方面都得到了空前发展。 二拉曼光谱特点 拉曼光谱产生的原理和机制都与红外光谱不同,但它提供的结构信息却是类似的,都是关于分子内部各种简正振动频率及有关振动能级的情况,从而可以用来鉴定分子中存在的官能团。分子偶极矩变化是红外光谱产生的原因,而拉曼光谱是分子极化率变化诱导产生的,它的谱线强度取决于相应的简正振动过程中极化率的变化的大小。在分子结构分析中,拉曼光谱与红外光谱是相互补充的。因此,一些在红外光谱仪无法检测的信息在拉曼光谱能很好地表现出来。拉曼效应普遍存在于一切分子中,无论是气态,液态和固态,拉曼散射光谱对于样品制备没有特殊要求;对于样品数量要求比较少,可以是毫克甚至微克的数量级。拉曼散射最突出的优点是采用光子探针,对于样品是无损伤探测,尤其适合对那些稀有或珍贵的样品进行分析,甚至可以用拉曼光谱检测活体中的生物物质。 拉曼光谱的缺点之一是会产生荧光干扰,样品一旦产生荧光,拉曼光谱会被荧光所湮灭检测不到样品的拉曼信号。二是检测灵敏度低。 三几种常见的拉曼光谱技术 3?1共焦显微拉曼光谱技术 显微拉曼光谱技术是将拉曼光谱分析技术与显微分析技术结合起来的一种
摘要 欧阳学文 本文主要目的是熟悉拉曼光谱仪原理，并掌握拉曼光谱仪的实验测量技术以及拉曼光谱的数据初步处理。 文章首先论述了拉曼光谱仪开发设计、安装调试中所应用的基本理论、设计原理与关键技术，介绍了激光拉曼光谱仪的发展动态、研究方向和国内外总体概况。其次阐述了拉曼散射的经典理论及其量子解释。并说明了分析拉曼光谱数据的各种可行的方法，包括平滑，滤波等。再次根据光谱仪器设计原理详细论述了分光光学系统的结构设计和激光拉曼光谱仪的总体设计，并且对各个部件的选择作用及原理做了详细的描述。最后，测量了几种样品的拉曼光谱，并利用文中阐述的光谱处理方法进行初步处理，并且进行了合理的分析对比。 总之，本文主要从两个方面来分析拉曼光谱仪的实验测量和光谱数据处理研究：一、拉曼光谱仪的结构，详细了解拉曼光谱仪的工作原理。二、拉曼光谱数据处理分析，用合理的方法处理拉曼光谱可以有效便捷的得到较为理想的实验结果。通过对四氯化碳、乙醇、正丁醇的光谱测量以及光谱数据分析，得到了较为理想实验效果，证明本文所论述方法的可行性和正确性。 关键词: 拉曼光谱仪光栅光谱分析 Abstract
Purpose of this paperisfamiliar withRamanSpectrometer, and mastery of experimental measurements ofRaman spectroscopyandRaman spectroscopytechniquespreliminarydataprocessing. The article firstdiscusses theRaman spectrometerdevelopment, design,installation and commissioningin theapplication of the basictheory, designprinciples andkey technologies,laserRaman spectrometerdevelopments,research direction andoverall profileat home and abroad. The second section describesthe classical theoryof Ramanscatteringandquantumexplanation.And showsthe Ramanspectraofthe variouspossible ways, includingsmoothingand filtering.Againaccording tospectrometerdesign principlesdiscussed in detail thespectroscopicoptical systemdesignand laserRaman spectrometeroveralldesign, andthe choiceforthe role ofthe various componentsand the principle ofa detaileddescription. Finally, themeasuredRaman spectraof severalsamples, and use paper describesmethodsforspectralprocessinginitial treatment, and for a reasonableanalysis and comparison. In summary, this paper mainly fromtwoaspects to analyzeexperimental measurementsof Ramanspectroscopyand spectral dataprocessing research: First, the structure ofRaman spectroscopy, Raman spectroscopydetailed understanding ofthe working principle. Second,Raman spectroscopydata processing and analysis, a reasonableapproach toeffectiveand convenientRaman spectroscopycanbemore idealresults. Throughcarbon tetrachloride, ethanol, nbutanolandspectraldata analysisspectral
拉曼光谱仪用于考古方案 一、SciAps拉曼适用于考古检测的产品系列简介 ?现场检测:手提式拉曼光谱仪-Inspector 300（785nm）/Inspector 500（1030nm） 1）一机两用，一用现场快速鉴别，二用搭建简易显微拉曼快速分析 2）独特的1030nm长波长，使得仪器同时具备便携性和良好的抗荧光效果 ?实验室分析：小型台式拉曼光谱仪-Advantage系列（532nm、633nm、785nm、1064nm）1）目前拉曼市场性价比最高产品 2）支持光纤、显微镜，支持精密分析 ?遗址现场检测：手持式遥感拉曼光谱仪-Observer 1）能实现远距离测试（0.3m-3m） 2）是目前最便携的遥感拉曼光谱仪 Advantage系列Inspector手提拉曼Observer遥感拉曼光谱仪二、拉曼在考古领域的应用 1）珠宝玉石的鉴定 快速准备分辨玉石的类型，如：翡翠、石英、水沫子、钠长石、玻璃等的快速鉴别。【现场实测】 古玉石的分析，利用拉曼光谱技术对古物表层腐蚀程度和腐蚀产物的研究, 可以了解古物的年代、经历的环境等信息。如：杨群, 王怡林等对云南省永仁县 菜园子出土的新石器时期白石斧的表面和截面进行了测试研究, 结合矿物拉 曼谱确定了石斧白色成分是细晶粒的石英, 黑色成分是细晶粒的石英和CaB2 ( SiO4) 2。通过对白石斧截面拉曼谱的分析, 得出了石斧拉曼主峰( 462cm- 1)的 强度随深度变化情况的散点图, 实验结果发现, 石斧表面的腐蚀层厚约为 400um。石斧截面拉曼谱给出了与石斧埋葬年代和周围环境有关的信息。【文 献引用】 PS：我们在玉石这一领域的检测，目前遇到的客户主要是用于玉石的快速识别领 域，有在一些文物鉴定站及一些私人收藏的藏家处，实际测试过这个玉石样品， 翡翠、石英、水沫子等常见的玉石均能得到很好的分辨效果。 2）颜填料的快速鉴定 壁画颜料的快速鉴定，如：常用颜料如：朱砂、铁红、赤铁矿、黑烟末、氧化锰、方解石，石英和金红石及现代偶氮染料均能很好的快速识别。【此项我有 测试过原料物质，尚未有机会到壁画现场进行测试过】 封蜡的快速鉴定，SciAps美国的工程师有测试过一副印度迦太基的蜡封像，对测试的拉曼谱图进行分析，得出封蜡是蜂蜡，与历史不符，判定为仿品。
作为必达泰克新一代的便携式拉曼光谱仪，MiniRamII在Pittcon展上一经亮相就受到了各方人士的关注。在短短的几个月内即收到了来自欧洲、美国和日本等地的多个订单。经过使用，对MiniRamII的性能都感到满意，甚至有些惊讶，尤其是欧洲方面的，更是对MiniRamII的性能盛赞有嘉。其中，西班牙的某教授将MiniRamII与其它同类型的便携式拉曼光谱仪所测的数据进行了比较，发现MiniRamII在相对稳定性和长时间积分检测上都优于其它同类型的拉曼光谱仪，特别是MiniRamII在局部波段的信号达到饱和的情况下其它的波段的信号依然准确，这是其它同类型的拉曼光谱仪难以达到的；另外，德国的某教授将MiniRamII与某知名的大型拉曼光谱仪生产厂商的大型拉曼光谱仪对同一样品进行长时间的重复检测，检测结果表明MiniRamII的谱图重现性还优于该大型拉曼光谱仪，这让他感到非常“惊奇”。MiniRamII在欧洲市场受到的盛赞也引起了ElectroOptics杂志的关注，并对必达泰克进行了专访。还专门撰文介绍了MiniRamII（参见ElectroOptics-April/May2007-Issue187,PageNo.22-23.）的应用与发展前景。相信在不久的将来，会有越来越多的人了解和使用MiniRamII．MiniRamII是必达泰克最新推出的一款便携式拉曼光谱仪，它在继承了上一代MiniRam光谱仪优异性能的基础上，对携带方式做了优化，可根据不同情况采用手提、脖挂或台面放置等多种方式。该光谱仪集成了可充式锂电池，可为室外独立检测提供数小时的电力供应。该光谱仪还可选配内置的运行于WindowsXP系统下的掌上型电脑来运行如GRAMS/AI&8482;(ThermoGalactic)或Unscrambler®(Camo)等强大的数据处理软件来对样品进行快速鉴定或定量分析，能完全满足脱离实验室环境的现场快速分析检测的要求。美国必达泰克一直致力于微型光纤光谱仪和激光器的
拉曼光谱的原理及应用 文章来源：本站发布者：admin 发布时间：2009-12-14 19:28:44 阅读：744次 -------------------------------------------------------------------------------- 拉曼光谱由于近几年来以下几项技术的集中发展而有了更广泛的应用。这些技术是：CCD 检测系统在近红外区域的高灵敏性，体积小而功率大的二极管激光器，与激发激光及信号过滤整合的光纤探头。这些产品连同高口径短焦距的分光光度计，提供了低荧光本底而高质量的拉曼光谱以及体积小、容易使用的拉曼光谱仪。 （一）含义 光照射到物质上发生弹性散射和非弹性散射. 弹性散射的散射光是与激发光波长相同的成分.非弹性散射的散射光有比激发光波长长的和短的成分, 统称为拉曼效应 当用波长比试样粒径小得多的单色光照射气体、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。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着若干条很弱的与入射光频率发生位移的拉曼谱线，这种现象称为拉曼效应。由于拉曼谱线的数目，位移的大小，谱线的长度直接与试样分子振动或转动能级有关。因此，与红外吸收光谱类似，对拉曼光谱的研究，也可以得到有关分子振动或转动的信息。目前拉曼光谱分析技术已广泛应用于物质的鉴定，分子结构的研究谱线特征 （二）拉曼散射光谱具有以下明显的特征： a.拉曼散射谱线的波数虽然随入射光的波数而不同，但对同一样品，同一拉曼谱线的位移与入射光的波长无关,只和样品的振动转动能级有关； b. 在以波数为变量的拉曼光谱图上，斯托克斯线和反斯托克斯线对称地分布在瑞利散射线两侧, 这是由于在上述两种情况下分别相应于得到或失去了一个振动量子的能量。 c. 一般情况下，斯托克斯线比反斯托克斯线的强度大。这是由于Boltzmann分布，处于振动基态上的粒子数远大于处于振动激发态上的粒子数。 （三）拉曼光谱技术的优越性 提供快速、简单、可重复、且更重要的是无损伤的定性定量分析，它无需样品准备，样品可直接通过光纤探头或者通过玻璃、石英、和光纤测量。此外 1 由于水的拉曼散射很微弱，拉曼光谱是研究水溶液中的生物样品和化学化合物的理想工具。 2 拉曼一次可以同时覆盖50-4000波数的区间，可对有机物及无机物进行分析。相反，若让红外光谱覆盖相同的区间则必须改变光栅、光束分离器、滤波器和检测器 3 拉曼光谱谱峰清晰尖锐，更适合定量研究、数据库搜索、以及运用差异分析进行定性研究。在化学结构分析中，独立的拉曼区间的强度可以和功能集团的数量相关。 4 因为激光束的直径在它的聚焦部位通常只有0.2-2毫米，常规拉曼光谱只需要少量的样品就可以得到。这是拉曼光谱相对常规红外光谱一个很大的优势。而且，拉曼显微镜物镜可将激光束进一步聚焦至20微米甚至更小，可分析更小面积的样品。 5 共振拉曼效应可以用来有选择性地增强大生物分子特个发色基团的振动，这些发色基团的拉曼光强能被选择性地增强1000到10000倍。 （四）几种重要的拉曼光谱分析技术 1、单道检测的拉曼光谱分析技术 2、以CCD为代表的多通道探测器用于拉曼光谱的检测仪的分析技术 3、采用傅立叶变换技术的FT-Raman光谱分析技术
第 11 章激光拉曼光谱分析 第十一章激光拉曼光谱分析 （L aser Raman Spectroscopy， LRS） 教学要求 1.理解拉曼散射的基本原理 2.理解拉曼光谱和红外光谱与分子结构关系的主要差别 3.了解拉曼光谱仪器结构 4.了解激光拉曼光谱的应用 重点：拉曼光谱原理；拉曼光谱与红外光谱的关系 难点：拉曼光谱与红外光谱的关系 课时安排： 1.5 学时 §11-1 拉曼光谱原理 一、拉曼光谱 当用波长比试样粒径小得多的单色光照射气体、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。 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着若干条很弱的与入射光频率发生位移的拉曼谱线，这种现象称为拉曼效应。 由于拉曼谱线的数目，位移的大小，谱线的长度直接与试样分子振动或转动能级有关。因此，与红外吸收光谱类似，对拉曼光谱的研究，也可以得到有关分 子振动或转动的信息。目前拉曼光谱分析技术已广泛应用于物质的鉴定，分子结构的研究谱线特征。 拉曼光谱和红外光谱一样同属于分子振动光谱 ,可以反映分子的特征结构。但是拉曼散射效应是个非常弱的过程 ,一般其光强仅约为入射光强的 10-10。 1、瑞利散射 虚拟态 当光子与物质的分子发生弹性碰撞时， hυ0hυ0 没有能量交换，光子仅改变运动方向，这种散射称瑞利散射。入射光与散射光的频率相同，如图中 2、3 两种情况。 2、斯托克斯 (Stokes)散射 hυ0h(υ0-υ1) hυ0hυ0hυ0h(υ0+υ1) υ=1 υ=0 图 11-1 瑞利散射、斯托克斯和反斯托克斯散射示意图 当光子与物质的分子发生非弹性碰撞时，可以得到或失去能量，当受激分子
激光拉曼光谱仪在宝石学中的应用 1．宝石中包体的成分及成因类型 宝石中包体的成分和性质对其成因、品种及产地的鉴别具有重要的意义。传统的固相 矿物包体的鉴定与研究方法是将矿物包体抛磨至样品表面，尔后采用电子探针分析测试 之。 而对流体包体的研究则主要采用显微冷、热台去观察冷冻和加热过程中，流体包体内 各物相的变化特征，测定均一温度、低共熔点度及冷冻温度，最终通过相平衡数据去推 断或计算流体包体的分子成分、密度、形成温度、压力及盐度等。上述方法均属破坏性测 试，显然于宝石鉴定与研究。 拉曼光谱具有分辨率和灵敏度较高且快速无损等优点，特别适于宝石内部 1μm 大小 的单个流体包体及各类固相矿物包体的鉴定与研究。例如，利用拉曼光谱对 辽宁 50 号岩管金刚石包体的测试结果表明，该地区金刚石中常见的矿物包体类型为橄榄 石、铬铁矿、铬镁铝榴石、镁铝榴石、金属硫化矿物、石墨及流体包体。 又如，利用拉曼光谱对桂林水热法合成黄色蓝宝石中流体包体进行了测试，确定液相 中含有具 鉴定 意义 的碳 酸根 (矿化 剂)成 分。再 如，利用拉 曼光 谱对助熔剂合成红宝石和熔 合处理红宝石进行了测试， 确定助熔剂残余物(晶质体)和次生玻璃体(非晶体)的拉曼谱峰， 前者在 800—1000cm -1 范围内显示一组密集、相对计数强度较高的拉曼锐谱峰。 2．人工处理宝石的鉴定 近年来，珠宝市场上面市的人工充填处理宝石类型多为人造树脂充填处理翡翠、祖母 绿、绿松图2-2-23 绿柱石中流体包体的拉曼光谱 显示方解石子矿物 图2-2-24 合成红宝石中助溶剂残余的 拉曼光谱
石和铅玻璃充填处理红宝石、钻石等。宝石裂隙中的各类充填物质给珠宝鉴定人员带来一定的困难，然而，利用拉曼光谱分析测试技术有助于正确地鉴别它们。 例充填处理翡翠中环氧树脂的拉曼谱峰具体表征为，由苯环伸缩振动致红外吸收弱谱位于3069cm-1 处，与之对应由v as(CH2)不对称伸缩振动致红外吸收谱带位于2934cm-1 处，而v s(CH2)对称伸缩振动致红外吸收锐谱带则位于2873cm-1 处。利用拉曼光谱分析测试技术对染色处理黑珍珠和海水养殖黑珍珠的鉴定也获得满意的结果。 3. 相似宝玉石品种的鉴定 自然界中，分布最为广的硅酸盐类宝石的拉曼 光谱主要由复杂的硅氧四面体组合基团或基团群 的振动光谱组成，由于各硅酸盐类宝石中分子的 基团的特征振动频率(Si—O 伸缩振动、Si—O—Si 和O—Si—O 弯曲振动)存在明显的差异，导致各自 拉曼光谱的表征不一。例如，利用拉曼光谱测试技 术能有效地鉴别黑色翡翠及其相似玉种，如黑色角 闪石质玉、黑色钠铬辉石质玉、黑色蛇纹石质玉及黑色软玉等黑色相似玉种。图2-2-25为摩西西玉的拉曼光谱，显示其矿物成分为钠长石、角闪石、铬硬玉、钠铬辉石及铬铁矿。图2-2-25 摩西西玉的拉曼光谱 Ab钠长石，Eck角闪石，Ast铬硬玉，Chr铬铁矿
便携式拉曼光谱仪市场分析报告 （可行性研究报告专用版）
拉曼光谱仪是一种快速、简单、可重复、且更重要的是无损伤的定性定量分析仪器，它无需样品准备，样品可直接通过光纤探头或者通过玻璃、石英和光纤测量。 对于三聚氰胺，可以使用拉曼光谱仪进行快速定性，可以快速判断三聚氰胺的含量。目前，市场上的拉曼光谱仪大多是便携式拉曼光谱仪，便携式的特点是，携带方便，检测人员可以随身携带，在现场、超市等可以随时抽样检测，不仅可以提高工作效率，还具有实时检测样品的情况。 另外，拉曼光谱仪还有一个优点，就是对样品检测无需任何耗材。就是说，购买这台仪器回来，不断地对牛奶样品进行三聚氰胺检测，只需人工，无需额外的费用。当然，仪器也是有寿命的，仪器内部的激光器的寿命就跟使用时间有关。 正文目录 第一章便携式拉曼光谱仪市场调查 第一节产品用途调查 一、本产品的主要用途 二、产品经济寿命期论述 第二节便携式拉曼光谱仪产品现有生产能力调查 一、产品国内现有生产能力总量 二、主要生产厂家生产能力利用率 三、产品目前在建项目的生产能力及其在地区间的分布、数量与比例 四、已批拟开工建设项目的生产能力，预计投产年月 五、便携式拉曼光谱仪设备采购状况 第三节便携式拉曼光谱仪产品产量及销售量调查
一、2006-2009年全国产量 二、2009年以来产品的产量变化情况 三、2010年产品国内保有量与国外有关国家保有量的分析比较 四、产品进口量及进口来源 五、进口产品占国内生产量或销售量的比例与进口产品的价格 六、产品出口量及出口去向 七、出口产品占国内生产量或销售量的比例与进口产品的价格 第四节便携式拉曼光谱仪替代产品调查 一、可替代本产品的产品性能、质量与本产品相比的优缺点 二、可替代产品的国内生产能力、产量；可作替代用途的比例；价格分析 三、可替代产品进口可能性及价格 第五节便携式拉曼光谱仪产品价格调查 一、产品的定价管理办法 二、产品销售价格变动趋势及最高价格和最低价格出现的时间、原因 第六节便携式拉曼光谱仪国外市场调查 一、产品国外的主要生产国家和地区 二、国外主要生产厂的生产技术、生产能力、销售量 三、产品国际市场销售价格及其变动趋势 四、我国进口该种产品的主要进口国的生产能力及变化趋势 第七节拉曼光谱仪主要产商调查 一、美国B&M TEK (必达泰克) 二、海洋光学
论文题目：激光拉曼光谱的工作原理及应用 论文要求： 激光拉曼光谱技术拥有广泛的应用及广阔的前景。简要概述激光拉曼的工作原理及其应用，要求内容充实，论述详细透彻，不少于1000字。 教师评语： 教师签字： 年月日 论文题目：激光拉曼光谱的工作原理及应用 一、激光拉曼光谱的工作原理 拉曼光谱通常采用的单色光源是激光，将分子激发到一种虚态，之后受激分子跃迁到与基态不相同的振动能量级，这时，散射辐射的频率对比入射频率将发生改变。这种频率的改变和基态与终态的振动能量级差相同。这样的非弹性散射光就叫做拉
曼散射频率不发生变的散射称之为弹性散射，即瑞利散射。如果拉曼散射频率一但低于入射频率时，称为斯托克散射。相反，称为反斯托克散。 1. 瑞利散射和拉曼散射的介绍 当激发光的光子和散射中心的分子相互作用时，绝大部分的光子只是改变了传播方向，即发生了散射，而光的频率仍然和激发的光源相同，那么这种散射叫做瑞利散射。但是同样也有很微量的光子改变光的传播方向，还改变了光波频率，这叫做拉曼散射。它的散射光的强度大约占有总数的10-6～l0-10。产生拉曼散射的原因是光子和分子发生了能量的交换从而使光子的能量发生了改变。 2. 拉曼散射的产生过程 通过分析能级之间的跃迁可以知道光子和样品分子之间的相互作用。将样品分子处于电子能量级与振动能量级的基态时，此时入射光子的能量数远远大干振动能量级跃迁时需要的能量数，但这些能量不能够将分子激发到电子能量级的激发状态。样品分子吸收了这些光子后便到达了准激发状态，这叫做虚能态。样品分子在这种准激发状态时非常不稳定，它将恢复到电子能量级的基态。当分子恢复到这种状态时，光子的能量却没有发生改变，此时，发生瑞利散射。如果样品分子恢复到能级基态中比较高的振动能级时，则入射光子的能量大于散射光子能量，它的波长将比入射光大。这时在散射光谱的频率低的一侧瑞利散射谱线处将出现一根散射光的谱线，叫做Stokes线。假如样品分子与入射光子发生反应前的一瞬间不处于最低振动能级的能级基态，而是处于电子能级基态的振动能级激发态时，则在入射光光子作用后它跃迁到准激发态，该分子退回到了电子振动能级基态，这样散射光的能量比入射光子能量大，这时谱线位于瑞利谱线的高频率一侧，称为anti-Stokes线。Stokes线和anti—Stokes线位于瑞利谱线的两侧并且间距相等。我们统称Stokes线和anti-Stokes线为拉曼谱线。 3. 拉曼位移的相关介绍及重要意义 拉曼位移就是斯托克斯与反斯托克斯散射光频率与激发光源频率之差△v。反斯托克斯散射强度要弱于斯托克斯散射强度，拉曼光谱分析中，通常只需要测定斯托克斯散射。拉曼位移是由分子振动能级的变化产生的，它的能级之间的能量变化由化学键的不同或者基态的振动方式的不同决定。这就是作为拉曼光谱进行分子结构定性的理论依据。