拉曼光譜儀是基于印度科學(xué)家拉曼所發(fā)現(xiàn)的拉曼散射效應(yīng)，對與入射光頻率不同的散射光譜進(jìn)行分析以得到分子振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)方面信息，并應(yīng)用于分子結(jié)構(gòu)研究的一種分析儀器。

拉曼光譜儀的發(fā)展簡史

　　印度物理學(xué)家拉曼于1928年用水銀燈照射苯液體，發(fā)現(xiàn)了新的輻射譜線:在入射光頻率ω0的兩邊出現(xiàn)呈對稱分布的，頻率為ω0-ω和ω0+ω的明銳邊帶，這是屬于一種新的分子輻射，稱為拉曼散射，其中ω是介質(zhì)的元激發(fā)頻率。與此同時(shí)，前蘇聯(lián)蘭茨堡格和曼德爾斯塔報(bào)導(dǎo)在石英晶體中發(fā)現(xiàn)了類似的現(xiàn)象，即由光學(xué)聲子引起的拉曼散射，稱之謂并合散射。

　　到1940年，拉曼光譜儀的地位一落千丈。主要是因?yàn)槔?yīng)太弱(約為入射光強(qiáng)的10^-6)，人們難以觀測研究較弱的拉曼散射信號(hào)，更談不上測量研究二級以上的高階拉曼散射效應(yīng)。并要求被測樣品的體積必須足夠大、無色、無塵埃、無熒光等等。所以40年代中期，紅外技術(shù)的進(jìn)步和商品化更使拉曼光譜儀的應(yīng)用一度衰落。

　　1960年以后，紅寶石激光器的出現(xiàn)，使得拉曼散射的研究進(jìn)入了一個(gè)全新的時(shí)期。由于激光器的單色性好，方向性強(qiáng)，功率密度高，用它作為激發(fā)光源，大大提高了激發(fā)效率。成為拉曼光譜儀的理想光源。隨探測技術(shù)的改進(jìn)和對被測樣品要求的降低，目前在物理、化學(xué)、醫(yī)藥、工業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域拉曼光譜儀得到了廣泛的應(yīng)用，越來越受研究者的重視。

　　70年代中期，激光拉曼探針的出現(xiàn)，給微區(qū)分析注人活力。80代以來，美國Spex公司和英國Rrinshow公司相繼推出，拉曼探針共焦激光拉曼光譜儀，由于采用了凹陷濾波器來過濾掉激發(fā)光，使雜散光得到y(tǒng)i制，這樣入射光的功率可以很低，靈敏度得到很大的提高。

拉曼光譜儀的原理

　　拉曼光譜儀一束頻率為v0的單色光照射到樣品上后，分子可以使入射光發(fā)生散射。大部分光只是改變光的傳播方向，從而發(fā)生散射，而穿過分子的透射光的頻率，仍與入射光的頻率相同，這時(shí)，稱這種散射稱為瑞利散射;還有一種散射光，它約占總散射光強(qiáng)度的10^-6~10^-10，該散射光不僅傳播方向發(fā)生了改變，而且該散射光的頻率也發(fā)生了改變，從而不同于激發(fā)光(入射光)的頻率，因此稱該散射光為拉曼散射。

　　在拉曼散射中，散射光頻率相對入射光頻率減少的，稱之為斯托克斯散射，因此相反的情況，頻率增加的散射，稱為反斯托克斯散射，斯托克斯散射通常要比反斯托克斯散射強(qiáng)得多，拉曼光譜儀通常大多測定的是斯托克斯散射，也統(tǒng)稱為拉曼散射。

拉曼光譜儀的結(jié)構(gòu)

　　拉曼光譜儀一般由光源、外光路、色散系統(tǒng)、及信息處理與顯示系統(tǒng)五部分組成。

　　①激發(fā)光源：常用的有Ar離子激光器，Kr離子激光器，He-Ne激光器，Nd-YAG激光器，二極管激光器等。

　　②樣品裝置：樣品放置方式，包括直接的光學(xué)界面，顯微鏡，光纖維探針和樣品。

　?、蹫V光器：激光波長的散射光(瑞利光)要比拉曼信號(hào)強(qiáng)幾個(gè)數(shù)量級，必須在進(jìn)入檢測器前濾除，另外，為防止樣品不被外輻射源照射，需要設(shè)置適宜的濾波器或者物理屏障。

　?、軉紊骱瓦~克爾遜干涉儀：有單光柵、雙光柵或三光柵，一般使用平面全息光柵干涉器一般與FTIR上使用的相同，為多層鍍硅的CaF2或鍍Fe2O3的CaF2分束器。也有用石英分束器及擴(kuò)展范圍的KBr分束器。

　　⑤檢測器：傳統(tǒng)的采用光電倍增管，目前多采用CCD探測器，拉曼光譜儀常用的檢測器為Ge或InGaAs檢測器。

拉曼光譜儀的分類

　　拉曼光譜儀又細(xì)分為激光拉曼光譜儀和傅立葉變換-拉曼光譜儀。其結(jié)構(gòu)組成及特點(diǎn)如下：

　　1、激光拉曼光譜儀

　　激光光源：He-Ne激光器，波長632.8nm;Ar激光器，波長514.5nm，488.0nm;散射強(qiáng)度∝1/λ;單色器：光柵，多單色器;檢測器：光電倍增管，光子計(jì)數(shù)器。

　　激光拉曼光譜因與紅外光譜有著相同的波長范圍且操作相對簡單，因此備受重視。所具有的優(yōu)點(diǎn)如下：光源頻率可調(diào)、分辨性好，分辨率高、譜峰常為尖峰，樣品用量少(常規(guī)用量2~2.5ug，微量操作時(shí)用量為0.06ug)、只有少量的倍頻及組頻、樣品測試范圍廣涵蓋水溶液樣品。激光拉曼光譜儀中的激光易激發(fā)出熒光，從而影響測定結(jié)果。為了避免弊端，研制了新型的傅里葉變換近紅外激光拉曼光譜儀和共焦激光光譜儀。

　　2、傅立葉變換-拉曼光譜儀

　　光源：Nd-YAG釔鋁石榴石激光器(1.064μm);檢測器：高靈敏度的銦鎵砷探頭。激光光源、試樣室、邁克爾遜干涉儀、特殊濾光器、檢測器組成。

　　優(yōu)點(diǎn)：避免了熒光干擾;精度高;消除了瑞利譜線;測試速度快。