极板间距对DLC薄膜拉曼光谱的影响
Material Sciences 材料科学, 2017, 7(3), 387-394
Published Online May 2017 in Hans. https://www.wendangku.net/doc/ae17401881.html,/journal/ms https://https://www.wendangku.net/doc/ae17401881.html,/10.12677/ms.2017.73052
文章引用: 任瑛, 王明超. 极板间距对DLC 薄膜拉曼光谱的影响[J]. 材料科学, 2017, 7(3): 387-394.
The Effect of Plate Spacing on the DLC Films’ Raman Spectroscopy
Ying Ren 1*, Mingchao Wang 2
1College of Materials Science and Engineering, Henan University of Technology, Zhengzhou Henan 2
School of Materials Science and Engineering, Dalian University of Technology, Dalian Liaoning
Received: May 11th , 2017; accepted: May 24th , 2017; published: May 27th
, 2017
Abstract
Using radio frequency plasma enhanced chemical vapor deposition (RF-PECVD), CH 4
and H 2 as gas sources, diamond-like carbon (DLC) films were prepared on the substrate of Si(100) by varying the plate spacing using radio frequency plasma enhanced chemical vapor deposition (RF-PECVD). Raman spectroscopy was used to characterize the microstructure of these films. The results show that the deposited films are typical DLC films with sp 3 and sp 2 bonds and the crystal structure of diamond in films were Hexagonal or rhombohedral. G peak position and I D /I G ratio were found to be increased, which indicated that the strain between film and substrate was changed and the ring structure content was increased with the increase of plate spacing. The content of sp 3 bond was decreasing in the range of 0% - 20% with increasing the plate spacing between 8 - 17 cm.
Keywords
Radio Frequency Plasma, Diamond-Like Carbon Films, Raman Spectroscopy, Plate Spacing
极板间距对DLC 薄膜拉曼光谱的影响
任 瑛1*，王明超2
1河南工业大学材料科学与工程学院，河南 郑州 2
大连理工大学材料科学与工程学院，辽宁 大连
收稿日期：2017年5月11日；录用日期：2017年5月24日；发布日期：2017年5月27日
摘 要
采用射频等离子增强化学气相沉积法(RF-PECVD)，使用CH 4和H 2作为气源，通过改变极板间距，在Si(100)
*
通讯作者。
任瑛，王明超
衬底上制备类金刚石(DLC)膜。采用拉曼光谱表征DLC 薄膜的微观结构，结果表明，制备的薄膜中含有sp 3、sp 2杂化碳键，具有典型的类金刚石结构特征，且以六方或菱方结构存在。通过分峰及计算表明：G 峰位置和I D /I G 值不断上升的趋势说明薄膜和衬底之间的应力逐渐改变，薄膜中六角碳环结构的含量随着极板间距的上升而不断增加；随着极板间距在8~17 cm 范围内的增大，sp 3键的含量在0%~20%范围内先减少后增加。
关键词
射频等离子体，类金刚石薄膜，拉曼光谱，极板间距
Copyright ? 2017 by authors and Hans Publishers Inc.
This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY).
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1. 引言
类金刚石膜(diamond-like carbon, DLC)性能优越，被广泛应用在真空微电子学、摩擦学、光学、医学材料等领域，而且它比金刚石的制备过程简单、快捷和成本低、易于工业化推广[1] [2] [3] [4]。射频等离子增强化学气相沉积法(RF-PECVD)是制备类金刚石膜的主要方法之一[5]。然而目前对于类金刚石膜的成膜机理以及沉积时各个参数对薄膜性能的影响仍没有统一的认识[6] [7]。在射频功率对类金刚石膜的影响方面，WS Choi [8]等人研究了射频功率对薄膜的摩擦性能的影响。R Awang 和SA Rahman 研究了射频功率和氢含量之间的关系[9]。QI Hai-Cheng 等人研究了射频功率对sp 3键含量的影响[10]。YK Yun 等人研究了射频功率对薄膜的热扩散系数的作用[11]。崔万国、陈林林和Jiang [12] [13] [14]等人则研究了射频功率对薄膜光学性质的影响。在沉积气压对类金刚石膜的影响方面，近几年的研究结果表明:随着沉积气压从7 Pa 增加到15 Pa ，薄膜的sp 3含量和机械性能明显增加，而摩擦学性能显著降低[15]；随着沉积气压从15 Pa 增加到31 Pa ，薄膜的sp 3含量和机械性能明显降低，而摩擦学性能却显著增加[16]。同时，于玥等研究者对反应气源浓度的影响也进行了研究[17]。综上所述，大多数研究者将焦点主要集中在射频功率和沉积气压等工艺参数上面，而对极板间距的研究较少。曾有报道称极板间距可能会影响薄膜的沉积速率，高的沉积速率可以使薄膜空穴增加，从而导致致密度降低，降低其折射率[18]。因此研究极板间距对薄膜的影响有其重要的意义。DLC 薄膜sp 3含量测量的方法有多种，其中拉曼光谱测量由于具有测试简易，花费时间短，对样品无损伤等优点而成为分析DLC 膜物理结构最主要的手段[19]。课题将使用拉曼光谱检测射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术制备的DLC 薄膜实验样品，并通过对不同极板间距所得样品的拉曼图谱的分析，探究极板间距对制备类金刚石膜的影响。
2. 实验设备与方法
2.1. 试样制备
采用的实验设备是中国科学院沈阳仪器研究股份有限公司生产的“热丝 + 射频PECVD 及硬碳膜联合镀膜装置”。试验将采用射频等离子体增强化学气相沉积法(RF-PECVD)在Si(100)衬底上制备类金刚石膜，其原理是通过低气压气体放电，使碳源分解形成各种含碳中性或离子基团和原子(离子)氢，并在基片负偏压的作用下使含碳基团轰击、吸附在基底表面，在基底表面成核、迁移，形成由sp 3，sp 2杂化碳混杂结构与氢组成的氢化碳膜[20] [21]。
Open Access
任瑛，王明超
实验原料包括：单晶硅片(110)，研磨膏，超声波清洗仪，气体源为纯度99.999%的H2，纯度99.999% Ar和纯度99.9% CH4，纯度99.9%的氮气。
2.2. 实验方法
将经过预处理的单晶硅基体，放入洁净的反应腔体中，关闭腔体。将腔体压强抽至5 × 10?3 Pa以下后，通入流量为30 sccm的氩气，调节腔体压强稳定至20 Pa然后开启射频电源，射频功率调至200 W对Si基体进行15 min的轰击清洗；清洗后，通入氢气和甲烷，调节合适的气压和功率，改变极板间距(8, 11, 14和17 cm)沉积DLC薄膜，具体的沉积工艺参数如表1所示。
2.3. 测试与分析方法
实验采用Renishaw in Via Raman microscope (Renishaw, UK)光谱仪测试沉积薄膜的Raman光谱，使用波长为514.5 nm可见光，扫描范围为800~2000 cm?1。所有碳薄膜的拉曼光谱在800~2000 cm?1范围内显示了共同的特征谱线：对于可见光激发，分别是1560 cm?1和1360 cm?1附近的G峰和D峰。G峰是由碳环或长链中的所有sp2原子对的拉伸运动产生的。D峰是由碳环中sp2原子呼吸振动模式产生的，因此，没有六角碳环就没有D峰[22]。实验沉积的含氢DLC碳膜的光谱通过高斯拟合来确定D峰和G峰。
在DLC薄膜的研究工作中，sp3含量的测量或者定性判断是一项最基本的表征工作[23]。所有碳膜拉曼光谱可按无序度增加的三阶段模型来描述。sp2官能团首先变小，然后拓扑无序，最后从环状变成长链结构，这个过程也称之为非晶化过程[24]，如图1所示。根据图1，可以由薄膜拉曼光谱得到的G峰位置和I D/I G值来大概确定薄膜中的sp3键含量。阶段1的平均G峰位置从1581 cm?1大致变到1600 cm?1。阶段2为在石墨片层中引入拓扑无序。成键仍然主要是sp2，但弱键软化振动模式，因此G峰下降到1510 cm?1。阶段3是sp2位置转变成sp3位置，sp2配置从环连续变成链。由于π电子在短碳链中的限制效应，G峰位置移动到1570 cm?1附近。由于不存在六角碳环，I D/I G = 0。
3. 实验结果与分析
3.1. 实验结果
如图2所示是四次实验的拉曼光谱的对比图，通过直接观察光谱，可以得出以下信息：
1) 拉曼曲线在1350 cm?1附近有明显的拉曼峰，由此可知所制备的薄膜属于类金刚石薄膜[25]。由图可知，1350 cm?1附近有c和d两处峰：在1344.3 cm?1和1385.7 cm?1出现的两个峰都可以认为是D峰，之所以产生两个峰，通常认为是双光子作用的过程(即在强激光的作用下，某种物质的一个分子吸收了两个光子) [26]；而在1580 cm?1附近出现e处1573.9 cm?1这个峰很明显为G峰[27]。
2) 曲线在a:950 cm?1、b:1265 cm?1、d:1385 cm?1和f:1646 cm?1等位置附近位置均出现细小的峰；
3) 而在极板间距为17 cm时的拉曼光谱峰强度最高，极板间距为14 cm时次之，11 cm时继续降低，8 cm时最低。在保证拉曼仪激光光源功率相同的前提下，峰强越高，只意味着与锋相对应的薄膜的物质含量越高，并不能得出薄膜越厚的结论，此处最明显的是与sp2键对应的在1350 cm?1附近的D峰和1580 cm?1附近的G峰，这初步说明随着极板间距的增加，薄膜中sp2键的相对含量逐渐增加。
Table 1. The parameters during the deposition process of DLC films
表1. DLC薄膜沉积工艺参数
本底真空度射频功率沉积气压氩气流量沉积时间衬底温度甲烷流量氢气流量
5 × 10?3 Pa 250 W 40 Pa 30 sccm 90 min 250℃45 sccm 15 sccm
任瑛，王明超
Figure 1. The Raman spectra model of the degree of disorder variation in three stage
图1. 碳膜拉曼光谱无序度变化的三阶段模型图
Figure 2. The Raman spectra in different plate spacing 图2. 不同极板间距下的拉曼光谱图
根据文献资料[28] [29]分析图2可知：
a 处：曲线在950 cm ?1附近处有峰，这是硅衬底的二阶信号，这一谱峰被经常用来判断薄膜的透明程度，此峰越高，透光性越强[28]。根据薄膜的颜色可以得出：随着极板间距增大，薄膜厚度减小，这可能是由于极板间距越大，等离子体密度越低，导致用来生长金刚石的活性基团就越少，并且sp 2键的比sp 3键稳定，薄膜上更容易沉积sp 2键的碳。结合两者结论得出：随着极板间距的增大，薄膜厚度减小，透光性越好[29]。
b 处：曲线在1265 cm ?1附近处出现小突起状的峰，这个峰与六方金刚石的8H 晶型和菱方结构的15R 晶型有关[30]。拉曼峰的微小位移可能是由于薄膜中应力和缺陷的存在而产生的，因此对于处在1265 cm ?1处的拉曼峰最有可能代表此处有15R 晶型的菱方金刚石，或者由于金刚石薄膜中的应力较大、缺陷含量较多，导致拉曼峰产生较大位移，因此它也可能代表8H 晶型的六方金刚石。
3
I (D )/I (G )
G p e a k p o s i t i o n /c m
-1
800100012001400160018002000
I n t e n s i t y (a .u .)
Raman shift(cm -1)
17cm
14cm 11cm 8cm
a:950.6
b:1265.7
c:1344.3d:1385.7
e:1573,9
f:1646.6
任瑛，王明超
f处：1646 cm?1附近出现峰可以称为D’峰，D’峰是G峰的一个弱肩峰常出现在1624 cm?1附近，其代表了石墨晶须。在图中因G峰出现一定的偏移，因此其表征石墨晶须的D’也随之向右移动出现在1640 cm?1左右[31]。峰的偏移表明薄膜内存在残余的压应力；而这种压应力，可能是由于膜与基底具有不同膨胀系数而产生的。
3.2. 数据分析
将四组不同极板间距下的拉曼光谱过高斯拟合来确定D峰和G峰。拟合结果如图3。从图3拟合结果可以得到在不同极板间距情况下得到G峰和D峰的各种信息，包括半高宽、峰面积、峰强度、峰的高度和峰位置等，整理成如下表2所示。
图4是根据表2绘制的I D/I G值和G峰位置随极板间距变化的趋势图。由表2的G峰位置及图4可知：四个极板间距下的G峰位置都低于1580 cm?1，且随着极板间距的增大，G峰位置呈先上升后下降趋势，据此可以得到sp3含量在8~13 cm范围内下降，在13~17 cm范围内升高。I D/I G呈上升趋势，据此可以得到sp3含量在8~17 cm范围内随极板间距的升高而降低，这与G峰位置得到的sp3含量变化略有不同，这是因为通过sp2/sp3的比例得出sp2含量会有一定的滞后性，由于sp3含量是通过sp2含量确定的，所以也会发生滞后性[32]。首先根据G峰位置都低于1580 cm?1，这排除了薄膜处于阶段1的可能；根据I D/I G 值的趋势可以判断薄膜不可能处于阶段3，因为阶段3的I D/I G值由于六角碳环的瓦解而趋近于零；因此，极板间距在8~17 cm范围内变化时，sp3含量变化范围在0%~20%之间，也就是处于阶段2。由表2可知，FWHM G值随着极板间距增加，先减少再增加后又减少。由于G峰的半峰宽与sp3含量同样具有正相关关系[33]，因此sp3含量先增加再减少最后又降低，但是这与前边通过G峰位置及I D/I G值推出来的sp3含量的变化趋势不同，这可能是由于试验样本有限，导致得出的趋势图无法有效认定sp3含量随FWHM G的变化规律。因此对于含氢DLC薄膜来说，对FWHM G的分析无法得出有效结论。综上可以得出：随着极板间距在8~17 cm范围内增加，sp3键的含量先减少后增加，也就是说极板间距在一定范围内的增加不利于sp3键的生长，原因可能是极板间距增加，等离子体密度降低，石墨的生长速率大于金刚石，正因为等离子体密度的降低，C-H键数量增多，又导致sp3键含量的缓慢升高。由图4可知，G峰位置的在1551到1570 cm?1的逐渐增长说明在DLC薄膜和Si衬底之间应力逐渐改变；从I D/I G比值不断上升的趋势中，可以得到薄膜中六角碳环结构的含量随着极板间距的上升(8 cm, 11 cm, 14 cm, 17 cm)而不断增加(1.41, 2.10, 2.22, 2.85)。
Table 2. The data of G peak and D peak in different plate spacing
表2. 不同极板间距下G峰和D峰的信息表
Plate Spacing Peak FWHM Center Grvty I D/I G
8 cm D Peak 88.54 1363.05
1.41
G Peak 131.00 1551.00
11 cm D Peak 133.05 1352.19
2.10
G Peak 113.10 1569.72
14 cm D Peak 137.08 1360.86
2.22
G Peak 137.08 1570.90
17 cm D Peak 93.20 1364.11
2.85
G Peak 119.08 1556.56
备注：Center Grvty (Peak gravity center)峰加权平均中心处的X值。
任瑛，王明超
Figure 3. The Raman spectra fitting in different plate spacing (a): 8 cm; (b): 11 cm; (c): 14 cm; (d): 17 cm 图3. 不同极板间距的拉曼光谱拟合图(a)：8 cm ；(b)：11 cm ；(c)：14 cm ；(d)：17 cm
Figure 4. The ratio trend of I D /I G and G peak position in different plate spacing
图4. 不同极板间距下的I D /I G 比值和G 峰位置趋势图
4. 结论
通过对不同极板间距下的DLC 薄膜的可见光拉曼光谱进行高斯拟合，对它们的I D /I G 值和G
峰位置
G p e a k p o s i t i o n /c m -1I (D )/I (G )
Plate spacing(cm)
任瑛，王明超
进行分析，得到如下结论：①在极板间距8~17 cm的实验参数下，制备的薄膜中含少量以六方或菱方结构存在的金刚石；②薄膜和衬底之间的存在残余压应力且逐渐改变；③薄膜中六角碳环结构的含量随着极板间距的上升而不断增加；③随着极板间距在8~17 cm范围内增加，sp3键的含量先减少后增加，也就是说极板间距在一定范围内的增加不利于sp3键的生长。
5. 展望
不同应用领域对薄膜的性能要求不同，因此接下来可以探究不同极板间距或者极板间距和其它工艺参数共同影响下制备出的类金刚石薄膜的性能特点及其适用领域，以推广其应用。
基金项目
河南省教育厅自然科学项目科学技术重点研究项目(15A430004)；省属高校基本科研业务费专项资金项目青年支持计划(2015QNJH15);河南工业大学校高层次人才基金项目(2014BS016)。
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拉曼常见问题
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。 1. 两者是一回事。ramanshift即为拉曼位移或拉曼频移，频率的增加或减小常用波数差表示，拉曼光谱仪得到的谱图横坐标就是波数wavenumber，单位cm－1。 2.两者一回事。 拉曼频移ramanshift指频率差，但通常用波数wavenumber表示，单位cm－1，可以说某个谱峰拉曼位移是？？波数，或？？cm－1。 3.在Raman谱中，wavenumber有两种理解，一种是相对波数，这时就等于Ramanshift；另一种是绝对波数（这在荧光光谱中用的比较多），这个绝对波数是与激发波长有关，不同的激发波长得到的绝对波数是不一样的，这时Ramanshift等于（10000000/激发波长减去Raman峰的绝对波数）。 所以通常在Raman谱中，wavenumber一般可理解为Ramanshift。 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。 1. 我今天还在用激光拉曼测聚苯乙烯，没有出现你说的情况啊是不是玻璃管被污染的厉害？ 2. 你测出的玻璃的信号，有没有可能们焦点位置不对？ 3. 应该是聚焦位置不对，聚在玻璃上了，我以前也犯过同样的错误。 4. 用凹面载玻片，液体量会比较多，然后用显微镜聚焦好就可以了，如果液体有挥发性，最好液体上用盖玻片，然后焦点聚焦到盖玻片以下。 如果还不行，你可以查一下“液芯光纤”这个东东 5.建议： （1）有机液体里面的分析物质浓度多大? Raman测定的是散射光，所以在溶液中的强度相对比较底，故分析物浓度要大些。 （2）你用的是共聚焦Raman吗？聚焦点要在毛细管的溶液里面才好。可以在溶液中放点“杂物”方便聚焦。（3）玻璃是无定形态物质，应该Raman信号比较弱才对。 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？ 1. 原则上说，拉曼谱中的荧光和荧光谱中的荧光是一样的，只要激发波长和功率密度相同。注意横坐标要从波数变换为纳米，即用10000000nm（1cm）除以波数就行了。但有一点要注意，不同波长的激发光照射样品，得到的拉曼相近，但荧光可以有很大不同，甚至相同波长不同功率激发，荧光谱都大不一样。 2. “注意横坐标要从波数变换为纳米，即用10000000nm（1cm）除以波数就行了”？ Raman测定的是散射光，得到的是Raman shift. Raman shift和绝对波长（荧光光谱）之间要一个转换的吧。 3. 生物样品一般荧光峰比较宽，用荧光光测试之前一般先会做仪器本身曲线校正也就是仪器本身的响应曲线，这样测出的荧光峰才比较准，特别是对于宽峰更要做这个较准。 而Raman光谱一般采集的区域比较窄（指的是波长区域），一般在窄的波长范围变化不大，因此一般不考虑仪器本身响应曲线误差，但是Raman光谱来测宽荧光峰，影响就比较大。 四、什么是共焦显微拉曼光谱仪? 1. 共焦拉曼指的是空间滤波的能力和控制被分析样品的体积的能力。通常主要是利用显微镜系统来实现的。 仅仅是增加一个显微镜到拉曼光谱仪上不会起到控制被测样品体积的作用的—为达到这个目的需要一个空间滤波器。
拉曼光谱的原理及应用.doc
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
Smart DXR 拉曼光谱仪技术参数
激光拉曼光谱仪（进口） 1．工作环境条件 1.1工作电压：220V交流稳压 1.2工作温度：15-28 oC 1.3相对湿度：<78% RH 2. 技术要求及配置 2.1 主要功能： 2.1.1食品、药物分析研究与检测； 2.1.2 实验室级研究用激光拉曼光谱仪（非便携式拉曼）。 2.2 激光拉曼光谱仪 *2.2.1 光谱分辨率：2cm-1 2.2.2 光谱重复性：优于±0.2cm-1 2.2.3 拉曼光谱测量范围： 532nm激光激发：50cm-1-3500cm-1拉曼位移 780nm激光激发: 50cm-1-3300cm-1拉曼位移 2.2.4近红外增强CCD探测器： *2.2.4.1半导体制冷-70oC控制。 2.2.4.2量子效率:650 nm处> 50%，暗噪声: <0.01电子/秒/像元，读出噪声: < 7电子/像元 2.3智能常规样品拉曼采样模块 2.3.1可调动态点检测功能，可一次获取范围5mm x 5mm非均相样品区域综合拉曼光谱信息，且不损失拉曼信号强度。软件控制选择的测样区域； *2.3.2灵敏度：标准polystyrene材料拉曼峰信噪比好于225 2.3.3通用采样台附件：软件自动识别，并报告序列号。不同样品附件之间轻松切换, 精确定位，无需关机即可实现与其他附件更换。 2.3.4具有玻璃瓶样品架、箍夹式样品架、平板式通用样品架等。 2.4激光激发光路组件 2.4.1. 532nm高亮度长寿命固体激光器，激光输出功率24mW, TEM00空间模式。模块化高稳定预准直设计； 2.4.2 780nm 高亮度长寿命半导体激光器，激光输出功率50mW,TEM00空间模式。模块化高稳定预准直设计。 *2.4.3 瑞利滤光装置：各激发波长均采用长寿命双瑞利滤光片与激光线滤光片，模块化高稳定预准直设计。各激发波长所对应拉曼测量低波数到50cm-1(445nm除外)。（低波数测量检测条件白光响应曲线低频截止区50%透射点位于50cm-1，并测量位于50cm-1的硫磺拉曼峰位）。 2.4.4样品点激光功率控制：具有激光功率监控控制功能，配置伺服反馈控制连续衰减中性密度滤光片，实现80级以上到样品激光功率调节，调节精度0.1mW。采用软件自动显示激光照射到样品绝对功率。软件自动显示激光照射到样品绝对功率。 2.4.5针对每个激发波长，分别采用优化闪耀角高通光效率高分辨光栅：400线/mm与830线/mm（780nm 激发）,900线/mm与1800线/mm（532nm激发），以保证系统高通光效率。 2.4.6激光器、光栅与滤光片装置模块化高稳定设计，多维高精确动态定位，不同激发波长置换无需任何工具,切换迅速，切换后无需准直。 2.4.7软件自动识别激光器、光栅与瑞利滤光片类别及序列号。 2.4.8软件自动显示激光照射到样品绝对功率 2.5 智能控制功能:
拉曼光谱实验问题
拉曼光谱实验问题 请教喇曼谱实验时，如何选择激发波长，1064nm?还是785nm或633nm? 请指教，谢谢！...谢谢专家。 多看看相关文献，我做的蛋白质常用514nm，也可以用紫外200nm附近激发即为共振拉曼，浓度低也可以测。 理论上讲，拉曼光谱与激发光的波长无关。但有的样品在一种波长的激光激发下会产生强烈荧光，对拉曼光谱产生干扰。这时要换一种激发光，以避开荧光的干扰。若样品在不同激光激发下都不发荧光，则随使用哪一种激光都可以。 拉曼散射是光子与分子的相互作用，当激发光子的能量接近两个电子态之间的跃迁能量时，就会出现共振拉曼或者共振荧光。共振效应（共振拉曼或共振荧光）的存在与否取决于激发激光的波长。如果激发光子不能给分子提供足够的能量，相应的产生荧光的跃迁将不能发生。然而，如果产生了荧光，其强度将远远大于拉曼散射光，从而会掩盖拉曼信号的特征。有时，荧光还来自于被污染的样品中所存在的杂质，或者来自于一种包裹物周围的本底物质。 选择激发激光波长是避免荧光辐射一种行之有效的方法。对于大多数样品而言，选择近红外或者紫外激光可以避免激发荧光。近红外激发下，激光光子没有足够的能量以激发出分子荧光；紫外激发下，虽然激发出分子荧光，但是荧光辐射和拉曼信号的能量相差甚多。 原文由wuzl发表: 感谢指教。喇曼位移应和激发光波长没有关系，但喇曼散射的强度应该和波长的有关，另外仪器光学系统对波长响应也应有最佳选择，选择波长时这2个方面要考虑吗？ 根据瑞利定律，拉曼散射线的强度与激发光波长的四次方成反比。如果不考虑检测器等因素，当然是激发光的波长越短越好，最好是紫外激光。但可惜的是，现在用于拉曼光谱仪上的CCD最好的响应波长在620nm左右，480nm以下的响应非常差，若CCD技术不进一步改进，紫外激光器对拉曼光谱仪很难说是一种有用的激光器。 一种基于多波长激发的拉曼光谱的荧光消除方法，涉及一种化学分析和光电信号处理方法，它是通过激光光源依次产生的多个相近波长激光照射到同一被测样品上，依次激发出由荧光和拉曼光组成的混合光谱；光谱仪采集到各混合光谱信号，对齐各混合光谱，通过全光谱积分值归一化校正光谱信号幅度，得到经过横坐标对齐和纵坐标幅度校正的光谱；求取各混合光谱两两间差值，该差值即为荧光信号的差分值，计算该差分值的逆差分，逆差分除以差分步长得到的是荧光背景值与一个常数的和，最后从混合光谱中扣除该荧光背景值，即可分离出纯净的拉曼光谱，实现拉曼光谱的荧光消除目的。本发明方法合理，能有效地消除背景荧光，而且成本低、使用方便，易于推广使用。
表面增强拉曼光谱的目标之一是制作SERS活性的纳米结构(精)
[1]Gary Braun, Ioana Pavel, Andrew R. Morrill, Dwight S. Seferos, Guillermo C. Bazan,Norbert O. Reich,and Martin Moskovits.Chemically Patterned Microspheres for Controlled Nanoparticle Assembly in the Construction of SERS Hot Spots.J. AM. CHEM. SOC. 2007, 129, 7760-7761 表面增强拉曼光谱的目标之一是制作SERS活性的纳米结构，重现性好，可靠，灵敏，通过控制密度和分布的电磁（EM）的“热点”（地方的SERS增强和安置在这些区域内的分析物分子）。 纳米技术，纳米线捆包括二聚体团聚的建设，提出一个超敏感的SERS有为平台，以满足这一挑战。排列高度有序的筏或紧密堆积的纳米粒子或金属薄膜组成的2-D定期纳米蒸发超过模板领域。 在这种沟通中，我们证明化学方法驱动SERS活性系统克服了这一挑战。使用短链接分子作为模型分析物结合了一种新型的微球（MS）的图形技术，使用常规的光学显微镜，拉曼光谱和TEM分析可以发现纳米粒子（NP）热点。消除了测绘大面积的SERS信号的需要。此外，NP的聚合由MSs大小限制。这单一的NP集群的分析，所以匹配的激光探头直径和MS（1uM 0.88uM 分别的NP集群分析是可能的，我们描述了如何自我组装技术允许跨越多个尺度的光学识别和结构与功能分配。掩蔽过程模式二氧化硅微球的支撑面与不同地区的两个化学亲和力。有选择性地结合纳米银（银粒子） 使他们成为MS的表面上的离散点的本地化。 随着银结合的双功能连接器的NP随后交联步骤绘制的MSs小的银纳米粒子团聚在一起，形成一个设在路口的连接器数量。 MSs的微米大小，
拉曼光谱、红外光谱、XPS的原理及应用
拉曼光谱、红外光谱、XPS的原理及应用 一.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。
激光拉曼光谱的原理和应用及拉曼问答总结(整理完毕)
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
可循环表面增强拉曼光谱基底的制备及其应用
第３ １卷，第２期 光谱学与光谱分析Ｖｏｌ．３１，Ｎｏ．２，ｐｐ ３９４－３９７２ ０ １ １年２月 Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ａｎｄ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｆｅｂｒｕａｒｙ，２ ０１１ 可循环表面增强拉曼光谱基底的制备及其应用 倪丹丹１，王伟伟，姚建林＊，张雪姣，顾仁敖 苏州大学材料与化学化工学部，江苏苏州 ２１５１２３ 摘 要 以氨基硅烷为偶联剂，硅酸钠为硅源，合成了一种以金为核，二氧化硅为壳的核壳纳米粒子。通过调节硅酸钠的量，反应温度和反应时间控制二氧化硅壳层厚度，获得理想的表面增强效应。通过研究表面增强拉曼光谱（ＳＥＲＳ）信号强度和二氧化硅层厚度之间的关系优化基底的制备条件。采用对巯基苯和联吡啶作为探针分子进行ＳＥＲＳ实验，在一定浓度范围内得到ＳＥＲＳ信号强度和浓度的对数之间的线性关系，实验结果表明此组装有Ａｕ＠ＳｉＯ２的ＩＴＯ基底作为可循环利用基底可定量分析吸附物种的浓度。关键词 Ａｕ＠ＳｉＯ２纳米粒子；表面增强拉曼光谱；基底；循环；定量分析 中图分类号：Ｏ６５２．７ 文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６４／ｊ ．ｉｓｓｎ．１０００－０５９３（２０１１）０２－０３９４－０４ 收稿日期：２０１０－０４－２８，修订日期：２０１０－０８－ ０３ 基金项目：国家自然科学基金项目（ ２０７７３０９１，２０９７３１２０）资助 作者简介：倪丹丹，女，１９８５年生，苏州大学材料与化学化工学部硕士研究生 ｅ－ｍａｉｌ：ｓｏｏｃｈｏｗ＿ｎｄｄ＠１ ２６．ｃｏｍ＊通讯联系人 ｅ－ｍａｉｌ：ｊｌｙ ａｏ＠ｓｕｄａ．ｅｄｕ．ｃｎ引 言 表面增强拉曼光谱（ｓｕｒｆａｃｅ ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｒａｍａｎ ｓｐ ｅｃｔｒｏｓｃｏ－ｐｙ ，ＳＥＲＳ）是一种重要的表面谱学技术，它不仅可以从分子水平上提供丰富的光谱信息鉴别吸附在金属表面的物 种［ １，２］ ，给出有关吸附分子表面取向的信息，还可以通过控制表面粗糙度、溶胶粒子尺寸获得理想的ＳＥＲＳ效应，特别是纳米科技的飞速发展赋予ＳＥＲＳ光谱新的生机和活力，其 可望成为表面科学研究的重要工具之一［３，４］ 。虽然ＳＥＲＳ的 机理及应用均得到了快速的进展，但迄今为止，将ＳＥＲＳ技术用于定量分析仍然存在较大困难，这主要由于ＳＥＲＳ增强效应重现性不理想，基底循环使用较困难以及结果横向对比性较差等原因造成的。 虽然裸露的单金属或复合金属纳米粒子具有极高的ＳＥＲＳ效应，但由于部分物种的吸附是不可逆的，因此此类 基底无法作为第二次检测的基底，特别是纳米粒子的尺寸、表面状态以及纳米粒子的间距等都极大地影响了其ＳＥＲＳ效应，这造成了不同基底之间的横向可比性较差，只能用于高 灵敏度的定性检测，而无法用于定量检测［ ５］ 。最近表面惰性氧化物包裹的币族金属纳米粒子具有较好的稳定性，良好的 ＳＥＲＳ效应［６］ ，Ｔｉａｎ等将其用于研究单晶表面的吸附行为，通过内核金的长程ＳＥＲＳ效应获得了单晶表面分子的信号， 同时由于ＳｉＯ２层对单晶表面的吸附行为并没有影响 ［７］ ，由 此可见包裹ＳｉＯ２层后可使分子在核壳粒子表面的吸附仅靠 物理作用，而内核的ＳＥＲＳ效应仍可表达。本文制备Ａｕ＠ ＳｉＯ２核壳纳米粒子并研究其Ｓ ＥＲＳ增强效应及其作为可重复利用基底进行定量分析的可行性。 １ 实 验 １．１ 试剂与仪器 ３－氨丙基－三甲氧基硅烷（３－ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌ）ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙ ｓｉ－ｌａｎｅ，ＡＰＴＭＳ）（纯度９７％）购自Ａｌｆａ Ａｅｓａｒ，硅酸钠（Ｎａ２Ｏ（ＳｉＯ２）３－５，２７Ｗｔ％ＳｉＯ２）和聚乙烯吡啶（ｐｏｌｙ（４－ｖｉｎｙｌｐｙｒｉ－ｄｉｎｅ），Ｍｗ＝１６０ ０００，ＰＶＰ）购自Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ，其余试剂均为分析纯；实验所用水均为Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ公司超纯水仪提供的电阻率大于１８．０ＭΩ·ｃｍ的超纯水。使用Ｔｅｃｎａｉ Ｆ３０透射电子显微镜及Ｈｉｔａｃｈｉ Ｓ－４８００场发射扫描电子显微镜表征纳米粒子及组装基底。Ｒａｍａｎ光谱实验采用Ｈｏｒｉｂａ的ＬａｂＲａｍＨＲ８００型共聚焦显微拉曼光谱仪，激发光波长为６３２．８ｎｍ。１．２ 纳米粒子的制备 直径为５５ｎｍ的金种子的合成采用柠檬酸三钠还原氯金 酸的方法［８］。步骤如下：将１００ｍＬ浓度为１．０×１０－４ ｇ· ｍＬ－１氯金酸水溶液加热至沸腾，迅速加入０．７ｍＬ １．０×１０－２ ｇ ·ｍＬ－１柠檬酸三钠水溶液，３ｍｉｎ之内溶液由透明淡黄色变为黑色最后变成紫红色［９］ ，继续搅拌回流１５ｍｉｎ ，拆除装置待溶胶自然冷却至室温备用。 Ａｕ＠ＳｉＯ２纳米粒子的合成采用水解硅酸钠的方法 ［１０］ ，步骤如下：取３０ｍＬ上述制备的金溶胶，室温搅拌下加入新
拉曼光谱仪的工作参数介绍
拉曼光谱仪的工作参数介绍 当开始进行样品测试时，需注意选择正确的工作参数和条件。 激光器的功率要随不同测试样品而改变，对固体或液体等不易分解的可用较强功率激发，生物样品等应选较低功率激发。 积分时间可在开始时选择10s一次，正式测量时可根据信噪比的情况而定，信噪比高的积分时间可稍短，反之可采用较长时间积分。 狭缝宽度的选择可根据所测光谱是否需要高分辨或高共焦模式来决定大小。 为保证给出的拉曼光谱图，可在光路调校好之后用快速扫描模式进行一次预扫描； 然后根据测定要求和预扫描情况设定扫描范围、步长、积分时间、狭缝宽度、激发功率和扫描次数等进行正式测定。 若样品易于光解，除降低激光功率外，还可更换测试点实施分段扫描。 完成测试后，应在显微镜下检查样品足否已经损伤(光解、热解、脱落或变性等)。 拉曼光谱仪在中草药研究中的应用包括： 1、中药的优化 对于中草药及中成药和复方这一复杂的混合物体系，不需任何成分分离提取直接与细菌和细胞作用；
利用拉曼光谱无损采集细菌和细胞的光谱图，观察细菌和细胞的损伤程度，研究其药理作用，并进行中药材、中成药和方剂的优化研究。 2、中草药化学成分分析 薄层色谱(TLC)能对中草药进行有效分离但无法获得各组份化合物的结构信息； 而表面增强拉曼光谱(SERS)具有峰形窄、灵敏度高、选择性好的优点，可对中草药化学成分进行高灵敏度的检测。 利用TLC的分离技术和SERS的指纹性鉴定结合，是一种在TLC原位分析中草药成分的新方法。 3、中草药的无损鉴别 由于拉曼光谱分析，无需破坏样品，因此能对中草药样品进行无损鉴别，这对名贵中中草药的研究特别重要。 4、中草药的稳定性研究 利用拉曼光谱仪动态跟踪中草药的变质过程，这对中草药的稳定性预测、监控药材的质量具有直接的指导作用。 拉曼光谱仪使用的注意事项 (1)激发光使用好预热一下，拉曼光谱仪的话还要注意拉曼探头端面的清洁，如果窗口片脏掉的话会影响测试效果了。 (2)在打开拉曼光谱仪之前，先把拉曼探头的盖子打开且探头禁止对着人。
拉曼光谱问答总结
拉曼光谱问答总结（转自光谱网） 一、测试了一些样品，得到的是，但是文献是，不知道它们之间的转换公式是怎么样的？激光波长。 . 两者是一回事。即为拉曼位移或拉曼频移，频率的增加或减小常用波数差表示，拉曼光谱仪得到的谱图 横坐标就是波数，单位－。 .两者一回事。 拉曼频移指频率差，但通常用波数表示，单位－，可以说某个谱峰拉曼位移是？？波数，或？？－。 .在谱中，有两种理解，一种是相对波数，这时就等于；另一种是绝对波数（这在荧光光谱中用的比较多），这个绝对波数是与激发波长有关，不同的激发波长得到的绝对波数是不一样的，这时等于（激发波长减去 峰的绝对波数）。 所以通常在谱中，一般可理解为。 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。 . 我今天还在用激光拉曼测聚苯乙烯，没有出现你说的情况啊是不是玻璃管被污染的厉害？ . 你测出的玻璃的信号，有没有可能们焦点位置不对？ . 应该是聚焦位置不对，聚在玻璃上了，我以前也犯过同样的错误。 . 用凹面载玻片，液体量会比较多，然后用显微镜聚焦好就可以了，如果液体有挥发性，最好液体上用盖 玻片，然后焦点聚焦到盖玻片以下。 如果还不行，你可以查一下“液芯光纤”这个东东 .建议： （）有机液体里面的分析物质浓度多大? 测定的是散射光，所以在溶液中的强度相对比较底，故分析物浓度要大些。 （）你用的是共聚焦吗？聚焦点要在毛细管的溶液里面才好。可以在溶液中放点“杂物”方便聚焦。（）玻璃是无定形态物质，应该信号比较弱才对。 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？ . 原则上说，拉曼谱中的荧光和荧光谱中的荧光是一样的，只要激发波长和功率密度相同。注意横坐标要
表面增强拉曼光谱技术在食品安全现场快速检测中的应用
表面增强拉曼光谱技术在食品安全现场快速检测中的应用 欧普图斯（苏州）光学纳米科技有限公司（OptoTrace?，光纳科技?） 摘要： 本文综述了表面增强拉曼光谱技术在食品安全检测领域中的应用，具体介绍了表面增强拉曼光谱技术用于快速检测三聚氰胺、苏丹红Ⅰ号、孔雀石绿等违禁添加剂。利用光纳科技开发的RamTracer?系列便携式激光拉曼光谱仪和拥有专利技术的表面增强试剂以及芯片（NanoDog?），通过简单的样品前处理手段，即可实现对食品中非法添加剂和过量添加剂进行现场实时检测。其中，三聚氰胺标准品系统检测时间小于1分钟，方法检测限为2mg/L；苏丹红Ⅰ号标准品系统检测时间约为1分钟，方法检测限为10μg/L；孔雀石绿标准品系统检测时间约为2分钟，方法检测限为1μg /L。因而表面增强拉曼光谱技术提供了食品安全领域现场快速检测的应用前景。 概述： 拉曼光谱(Raman Spectroscopy) 分析技术是以拉曼效应为基础建立起来的分子结构表征技术，其谱线位置(位移值)、谱线数目、和谱带强度等直接反映了基于化学分子键的延伸和弯曲的振动模式信息，进而可以了解分子的构成及构象信息。20世纪60年代随着激光的问世并引入到拉曼光谱仪作为光源之后, 拉曼光谱技术得到了迅速的发展，出现了很多新的拉曼光谱技术，从而应用到许多领域。 光纳科技研发的RamTracer?系列便携式激光拉曼光谱仪体积远小于普通大型激光拉曼光谱仪，便于携带，适应现场检测需求，内置高容量可充电锂电池，可在现场持续工作约5小时以上；光源采用785nm稳频激光，功率可在0-300mW范围内连续调节，能够根据不同检测对象的性质进行实时调整；该系列激光拉曼光谱仪的光谱范围可达100cm-1-3300cm-1，可检测绝大多数常见物质，而6cm-1的高分辨率可解析复杂结构的分子信息，即便是检测含有多成份的混合物，也能得到清晰易辨识的拉曼谱图。
拉曼光谱原理及应用简介
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
拉曼常见问题
一、测试了一些样品,得到的就是Ramanshift,但就是文献就是wavenumber,不知道它们之间的转换公式就是怎么样的？激光波长632、8nm。 1、两者就是一回事。ramanshift即为拉曼位移或拉曼频移,频率的增加或减小常用波数差表示,拉曼光谱仪得到的谱图横坐标就就是波数wavenumber,单位cm－1。 2、两者一回事。 拉曼频移ramanshift指频率差,但通常用波数wavenumber表示,单位cm－1,可以说某个谱峰拉曼位移就是？？波数,或？？cm－1。 3、在Raman谱中,wavenumber有两种理解,一种就是相对波数,这时就等于Ramanshift;另一种就是绝对波数(这在荧光光谱中用的比较多),这个绝对波数就是与激发波长有关,不同的激发波长得到的绝对波数就 是不一样的,这时Ramanshift等于(10000000/激发波长减去Raman峰的绝对波数)。 所以通常在Raman谱中,wavenumber一般可理解为Ramanshift。 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就是玻璃的光谱。 1、我今天还在用激光拉曼测聚苯乙烯,没有出现您说的情况啊就是不就是玻璃管被污染的厉害？ 2、您测出的玻璃的信号,有没有可能们焦点位置不对？ 3、应该就是聚焦位置不对,聚在玻璃上了,我以前也犯过同样的错误。 4、用凹面载玻片,液体量会比较多,然后用显微镜聚焦好就可以了,如果液体有挥发性,最好液体上用盖玻片,然后焦点聚焦到盖玻片以下。 如果还不行,您可以查一下“液芯光纤”这个东东 5、建议: (1)有机液体里面的分析物质浓度多大? Raman测定的就是散射光,所以在溶液中的强度相对比较底,故分析物浓度要大些。 (2)您用的就是共聚焦Raman不？聚焦点要在毛细管的溶液里面才好。可以在溶液中放点“杂物”方便聚焦。 (3)玻璃就是无定形态物质,应该Raman信号比较弱才对。 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,就是真正的荧光特征谱不？这与荧光光谱仪里面的荧光图有什么区别？ 1、原则上说,拉曼谱中的荧光与荧光谱中的荧光就是一样的,只要激发波长与功率密度相同。注意横坐标要从波数变换为纳米,即用10000000nm(1cm)除以波数就行了。但有一点要注意,不同波长的激发光照射样品,得到的拉曼相近,但荧光可以有很大不同,甚至相同波长不同功率激发,荧光谱都大不一样。 2、“注意横坐标要从波数变换为纳米,即用10000000nm(1cm)除以波数就行了”？ Raman测定的就是散射光,得到的就是Raman shift、 Raman shift与绝对波长(荧光光谱)之间要一个转换的吧。 3、生物样品一般荧光峰比较宽,用荧光光测试之前一般先会做仪器本身曲线校正也就就是仪器本身的响应曲线,这样测出的荧光峰才比较准,特别就是对于宽峰更要做这个较准。 而Raman光谱一般采集的区域比较窄(指的就是波长区域),一般在窄的波长范围变化不大,因此一般不考虑仪器本身响应曲线误差,但就是Raman光谱来测宽荧光峰,影响就比较大。 四、什么就是共焦显微拉曼光谱仪? 1、共焦拉曼指的就是空间滤波的能力与控制被分析样品的体积的能力。通常主要就是利用显微镜系统来实现的。 仅仅就是增加一个显微镜到拉曼光谱仪上不会起到控制被测样品体积的作用的—为达到这个目的需要一个空间滤波器。
ADF教程：计算表面增强拉曼光谱SERS
ADF软件教程：计算表面增强拉曼光谱SERS 表面增强拉曼（Surface-Enhanced Raman Scattering，简称SERS），用通常的拉曼光谱法测定吸附在胶质金属颗粒如银、金或铜表面的样品，或吸附在这些金属片的粗糙表面上的样品。人们发现被吸附的样品其拉曼光谱的强度可提高103-106倍。 参数设置 将体系分为两个区，其中一个区是我们关心的分子，另一个区是材料表面： 基本参数设置，注意任务类型选择Frequencies：
ADFinput > Model > DIM/QM，设置DIM/QM参数： 其中Method中： §DRF：用于溶液－溶质的情况 §CPIM：用于小的金属纳米颗粒表面的情况 §PIM：用于大金属颗粒表面的情况 Region：分别将金属和分子勾选未DIM、QM part Dim Parameters：软件对一些金属元素已经内置了参数，因此本例中已经自动显示出来，如下图所示。如果某些金属材料没有参数，就需要用户自己设定。 Options： §Local field：当分子与表面相互作用时，包括两种相互作用：image field、local field。 前者默认包括，这里勾选是否包括后者。 §Frequency：开启依赖于频率的参数。但这对某些Method不支持。 §Forefield：使用Lenard-Jones势。 具体参数设置如下： ADFinput > Properties > Raman, VROA，选择拉曼光谱的参数：Calculate选择Raman Full AORESPONSE，Frequency value设置入射激光的频率，本例为3.55eV；Damping 设置lifetimes。本例为0.0036749
拉曼光谱常见问题汇总
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