拉曼光谱属于分子的振动和转动光谱,通常简称为分子光谱.早在1923年,斯迈克尔等著名物理学家就预言了单色光被物质散射时可能有频率改变的散射光,印度物理学家拉曼于1928年在实验室中发现了这种散射,因而以拉曼的名字命名为拉曼散射,相应的散射光谱亦称为拉曼光谱。

        目前拉曼光谱技术以其光谱信息丰富,样品不需制备,可进行微量,微区,非破坏性,原位分析等的优点,在法庭科学文件物证检验领域显示出独特的应用拉曼光谱仪前景。

1、基本原理

        激光拉曼光谱分析,是利用激光来照射被检物质时发生散射现象而产生与入射光频率不同的散射光谱所进行的分析方法。

        拉曼散射效应.一单色光射入透明介质,在透射和发光纤光谱仪射方向以外所出现的光称散射光,分子引起的拉曼散射就是散射光之一,它可用量子理论来解释。

        拉曼光谱与红外光谱的关系.两种光谱同属分子光谱,都能够提供分子振动频率的信息,但产生两种光谱的机理有本质区别.拉曼光谱是分子对单色光的散射所椭偏仪产生的光谱,红外光谱是吸收光谱,即分子对红外光源的吸收所产生的光谱。 

2、仪器

        由于拉曼散射光十分微弱,它的强度知识瑞利散射线强度的百万分之一,所以拉曼光谱仪必须以尽可能强的光照射式样,或提高检测器的灵敏度.然而在发现拉曼氦镉激光散射效应后的30多年时间里,这是难以达到的,使得拉曼光谱仪发展非常缓慢.

(1) 色散型激光拉曼光谱仪.传统的色散型激光拉曼光谱仪使用的是可见辐射,故它与紫外---可见分光光度计的结构基本类似,主要包括激光光源,样品室,单色器和检测器四个部分。

        A、 激光光源.对光源最主要的要求是应该具有高单太赫兹色性,并且其照射在样品上时候能产生足够强度的散射光,激光是拉曼光谱仪的理想光源.

        B、 样品室.样品室的功能是使激光聚焦在样品上,产生拉曼散射,并使其聚焦在单色器的入射狭缝上.

        C、单色器.激光照射到样品上后,除了产生所需要固体激光器的拉曼光外,还有频率十分接近于拉曼光的瑞利散射以及其他一些杂散光,特别是瑞利散射,它的强度十分大,相比之下拉曼散射就非常弱,对拉曼光谱构成严重的干扰.

        D、检测器.拉曼光谱仪的检测器作用是把它检测到的光信号转变成电信号,由于拉曼散射光信号非常弱,因此要求检测器具有较高的灵敏度。

        E、特殊附件.激光拉曼光谱仪可以通过配置显微镜,光波长计纤探针等特殊附件,对一些微量,或者不均匀样品,不便直接取样的样品进行检测分析。

(2) 傅立叶变换拉曼光谱仪

        傅立叶变化拉曼光谱仪以近红外激光为激发光源,并引进了傅立叶变换红外光谱仪中常用的傅立叶变化技术,是从90年代前后发展起来的一种新型自相关仪的拉曼光谱测试仪器。

        A、 光源。

        B、样品室.傅立叶变换拉曼光谱仪有一系列适用于不同需要的样品池,所有样品池豆科被置于一标准样品板中。

        C、 迈克尔逊干涉仪.迈克尔逊干涉仪是傅立微型光谱仪叶变换拉曼光谱仪的重要组成之一.

        D、特殊的滤光器.拉曼光谱的特点是拉曼效应极其微弱,拉曼散射的强度仅为激发光强度的109分之一左右,样品在激光的照射后所产生的拉曼散射处于强大的激光背景噪音之中。

        E, 检测器.共焦激光拉曼光谱仪

(3) 共焦激光拉曼光谱仪也是拉曼光谱仪的新发展,它具有三维分辨能力,即可对一些样品做光学切片,其纵向分辨能力独具优越性。 

3.应用

        拉曼光谱结束被用在法庭科学中的时间并不长,在近红外光谱仪我国也是近年才开始利用拉曼光谱仪开展理化物证文件检验工作.该技术具有准确性高,信息量大,谱图容易辨认,差异性区分明显,分析速度快,且对样品无需制备,可进行微量,微区,原位的非破坏性检验的特点。

        以文件检验的种属认定为例,在文件材料检验中,大量遇到的是要对文件上的墨水,油墨,印泥,印油等进行比对检验,以鉴别文件是否被篡改.检验时,只要将检超快激光材或样本直接放在拉曼光谱仪的载物台上,通过显微镜找准被测物质,即可测试其拉曼光谱,最后对所获得的拉曼光谱进行比较分析.检验程序简单,仪器操作方便。 

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