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Raman 簡介 學生:劉璟霈 指導教授:林克默 09/08/28 大綱 • 摘要 • 前言 • 拉曼簡介 (a)拉曼光譜激發 (b)散射 • 拉曼與紅外線光譜的比較 • 結論 摘要 • 拉曼散射的理論顯示其量子化振動改變與紅外光吸收有 相同的型式。因此，入射與散射輻射波長的差異對應於 中紅外線區。 • 事實上，對某一物種而言拉曼散射光譜和紅外吸收光譜 常相當近似。然而，具紅外線活性原子團和具拉曼活性 者有足夠的差異，使此兩種技術能互補而非競爭。 • 拉曼光譜優於紅外線光譜的重要一點是水不會引起干擾； 事實上可以由水溶液測得拉曼光譜。此外，可以用玻璃 或石英容槽，因而不需要使用氯化鈉或其他對大氣不穩 定的窗口。 前言 • 拉曼散射是印度物理學家拉曼（C. V. Raman）在 1928 年首先發現。他發現某些分子所散射的輻射之 一小部份之波長與入射光束不同，且波長的位移依散 射分子的化學結構而定 • (光子 photon，能量為hv；h為浦郎克(planck)常數， 其值為 6.6 1034 J s ；v為頻率) 拉曼位移Δσ與能量差ΔE的關係，如下公式所示: Δσ=σ(雷射光光子能量)－σ′ (散射光光子能量)=ΔE/hc 拉曼光譜激發 • 拉曼光譜可由一強力的可見或紅外雷射光源照射樣品而 獲得。在照射時，散射輻射的光譜在某些角度（通常是 90 度）由適宜的光譜量測。 • 在最佳狀況下，拉曼譜線的強度是光源強度0.001﹪；因 此，其偵檢和測量相當困難。所以，必須具有強大激發 光源，便於記錄。 • 拉曼光譜常用的光源有氬離子光源、氪離子光源、氦氖 光源、二極體陣列雷射及Nd/YAG 光源 散射 • 散射光包括三個部份： (a) 散射光頻率=入射光頻率（Rayleigh Scattering） (b) 散射光頻率＞入射光頻率（Anti stokes line） (c) 散射光頻率＜入射光頻率（Stokes line） • 拉曼光譜所使用的光源有汞弧光源(high –current dc mercury arc)，以及較常用的He-Ne 雷射光源。同時， 由於Stokes line 之強度比anti-Stokes line 要強，故 一般僅觀察Stokes line 的部份 。 • 拉曼光譜與螢光光譜的最大不同是螢光光譜入射頻率的 特定值，而拉曼光譜入射光則為任意頻率值，兩者之相 同點是均產生光譜頻率不等之譜線。 拉曼散射的光子可失去或得到能 量:分子得到能量；稱為史托克 斯側(stokes side)；分子失去能 量為反史托克斯側(anti-Stokes side)。一般拉曼光譜為測定史托 克斯側，也就是光子失去能量或 分子得到能量。 CCl4 的拉曼光譜，被λ 0 =488nm 或 ν0 =20492cm-1的雷射輻射所激發。 峰上的數目是指拉曼位移， Δ ν =(ν0 – ν0 )cm-1。 拉曼與紅外線光譜的比較 • 對某一個鍵而言，拉曼實驗所觀測到的能量位移應該和 此鍵的紅外光吸收譜帶的能量是完全一樣的，只要所涉 及的振動模式同時具有紅外光吸收和拉曼散射的活性。 IR Raman CaSO4 • H. J. Sloanc 曾根據儀器、樣品處理以及應用性將拉曼與紅外光 分光光譜作比較: （a）光學：拉曼分光光度計可以用玻璃或石英光學部份，所以 較不複雜。 （b）偵測器：拉曼儀器使用的光電倍增管偵測器之信號雜音比 （S/N ratio）要比紅外光儀器之熱偵測器要好得多。 （c）分解力：最好的紅外光與拉曼分光計之分解力大約相同。 （∼0.2cm-1）。 （d）在IR 光譜中-NH、-CH 之吸收常被-OH 遮蔽，而Raman 光 譜中，則容易分辨。Raman 光譜H2O 只在300∼600 cm-1有吸收， 因此水是一種理想的溶劑，而在IR 則否。 結論 • 依文獻顯示拉曼光譜運用在鑑定金屬氧化物上，除其靈 敏度外，在化學結構有高度分析能力。 • 拉曼主要量測項目(a)分子結構(b)官能基或化學鍵位置 (c)複雜混合液之定量分析。 • 拉曼光譜好處(a)Raman 光譜不會破壞測試樣品、(b)測 試方法簡單、(c)可以in situ 量測、(d)所需樣品很少 (~mg)及(e)測試時間短(~ms)。 崑山科技大學奈米技術研發中心 ※圖片擷取自崑山科大網站 Thanks for your attention