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拉曼光谱化学分析

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拉曼光谱技术利用散射的光收集独特的分子信息向下调查材料。

当光照射一种分子时,大部分能量不吸收,但在相同的能量作为入射光的散射。然而,散射辐射的一小部分会出现不同的入射辐射的能量。

这些转变的能量对应的分子的振动状态,可以用来确定、 量化,并检查下分析样品的分子组成。

这个视频将介绍这项技术背后的理论、 证明程序来执行同样的操作在实验室里,和目前的一些方法,该方法被应用于工业今天。

辐射与样品的相互作用可以看作是光子与分子之间的碰撞。

传入的光子激发到从中它很快会回到其基态衰变和发出一个分散的光子短命的虚拟激发态分子。能源发生有没有交换时,分散的光子具有相同波长的入射光,作为,这就所谓的弹性瑞利散射。

拉曼散射代表分子经历振动激发或由于非弹性相互作用与光子的松弛。如果分子从地面状态提高到虚拟的激发的态和降回至一个更高的能量振动状态,然后得到了从光子的能量。这也被称为斯托克斯散射。

如果在更高的振动能量、 增益能源和滴回落到较低的基态分子,然后分子已经失去了能量的光子,引起反斯托克斯散射。在室温下,在基态分子的数量是高于那些在更高的能量状态导致斯托克斯散射要更强烈和更普遍被审查,比反斯托克斯散射。

分子的振动和旋转所产生的这些与入射光子的相互作用包括对称和不对称拉伸、 修剪、 摇,摇,扭曲。

这些分子的振动不仅用于喇曼光谱学、 但也沿着一边它与其他技术,如红外光谱。振动是"拉曼-主动",或用拉曼光谱探测出来时,会造成变化的极化率或失真,其电子云的数量。振动是红外主动当它诱导的改变,其偶极矩。

例如,对称的延伸,像在二氧化碳,扩张引起电子离开细胞核,变得容易极化,但不是改变偶极矩。非对称的拉伸,另一方面,结果在偶极矩的变化,但在极化率没有变化。出于这些原因,拉曼光谱和红外光谱法被视为补充化学分析的方法。

拉曼光谱是由强烈的单色激光照耀的示例执行的。收集了从该样本的辐射,和激光波长过滤掉。散射光通过单色仪发送到 CCD 探测器。在显微拉曼光谱,激光通过显微镜,才到达样品,允许在微米级的空间分辨率。

样品的拉曼光谱是一块作为功能发生转移的但在波数的入射辐射的散射辐射强度。峰的形状和强度可以表明分子的结构、 对称、 晶体质量和浓度的物质。

现在,您了解此方法背后的理论,让我们探索一项议定书,在样品上执行显微拉曼光谱。

开始执行程序,打开所需的激光并选择正确的光学波长使用。给激光 15 分钟开始实验前先热身。同时,在计算机上打开和加载仪器软件。

选择正确使用激光波长。执行所需的拉曼光谱仪校准。这可以使用硅片放置在显微镜舞台上,但在这里用内部硅的参考样品。拉曼光谱被获得使用适当曝光能量和时间。硅在大约 520 波数应峰很强。

一旦校准,将下面的显微镜和重点标本放在感兴趣的图层上。黑暗中的围墙用来消除杂散光。确保激光的路径不受阻光吸收或拉曼活性层,从而获得干净的频谱。

选择波数应由单色仪扫描的范围。选择激光强度产生足够的信号,但并不损害根据调查材料。这可以由同一地点两次成像检查。如果谱发生变化,可能发生损坏。

如果样品是在完全黑暗中的围墙,不是需要后台扫描。获得样品的谱。

调查数据使用适当的软件,通过与现有文献的比较。宇宙射线显示为尖锐和激烈的高峰,必须删除。激光干涉与某些底物或污染物可能会导致删除由频谱的预计不会包含来自样品的拉曼峰的地区适当的曲线拟合的比较基准。有些材料,不同的拉曼峰重叠程度,峰值反褶积方法可能有必要。

这些步骤完工后,由此产生的光谱将代表物种样本中存在的定性和定量数据。

在这里,我们将研究碳纳米管,这是非常小的拉曼光谱,单层或多层的空心辊的石墨烯薄片。示了取自使用 514 nm 激光的多壁碳纳米管的拉曼光谱。

因为碳纳米管由晶格表示,他们的振动被代表的集体振动"模式"。G 模式峰值在 1,582 波数被有关 sp2杂化的碳-碳键在任何石墨材料中可以发现。也是突出 D 峰 1,350 波数代表散射,在晶体点阵的障碍所致。强度比的 G 和 D 方式量化碳纳米管的结构质量。

激光和计算机技术的发展有一次乏味使拉曼光谱成为一个化学分析的最广泛使用的技术。

固体氧化物燃料电池或固体氧化物燃料电池,有可能在未来几十年成为低排放能源的主要来源。这些细胞工作由电化学将燃料和氧化剂,在这种情况下固体氧化物的能量转化为电能。仍然是在表征燃料电池材料原位的电化学机理方面有些困难。然而,拉曼光谱是现在日益被用来映射复杂化学反应机制在阳极。

艺术对象光谱研究了,透露自己的年龄,组成,和优化养护条件。非破坏性的显微拉曼光谱性质使得它非常适合用于此目的。通过激光侧重艺术样品和密谋漂移散射光的强度,可以获得光谱艺术家的颜料、 绑定媒体或清漆。拉曼光谱甚至用来识别伪造的艺术作品。

你刚看了朱庇特的简介拉曼光谱化学分析。你现在应该明白背后拉曼效应和它如何应用于拉曼光谱的原则如何在实验室里,和一些令人兴奋的方式,它被应用于行业今天执行您自己的拉曼分析。

谢谢观赏 !

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