带着问题深入了解：拉曼（Raman）光谱（中）

三十七、Raman能测出硅氢键吗？若能具体对应多少波长？

很简单，硅片在HF中泡一下直接洗干测量，约在2100cm-1附近，很强。

三十八、拉曼光谱改变能确定物质结构相变吗？

拉曼光谱改变只能说可能会发生相变，但不能绝对说发生相变。测定结构最好的方法还是x-ray。

三十九、用阳极氧化方法做了一种Zr合金的氧化膜，阳极氧化的溶液含有磷酸盐，硅酸盐等成分。用XRD测表面膜的成分时发现膜中只有溶液金属阳离子的硅酸盐有衍射峰(而这个成分预计只占表面膜物质的很小的一部分)，而占表面膜物质绝大部分的ZrO2可能是非晶态物质(XRD显示有很明显的非晶包)。请问用Raman光谱可以确定表面氧化膜中是否含有ZrO2及其他一些硅酸盐、磷酸盐成分呢？

非晶很难的，建议作别的测试。

测非晶的难度的确较大，但振动光谱(红外+拉曼)方法是测非晶材料较好的方法，有时可以说是唯一可选的方法，如利用红外、拉曼光谱光谱研究玻璃结构方法面的论文就很多。

四十、有很多晶体的拉曼光谱，在加压或改变温度后拉曼峰变宽，然后就说该晶体此时是非晶相的，那想知道其衡量的尺度和标准是什么？

晶体的拉曼信号经常用来表征结晶程度和应力。如果是结晶非常纯净的单晶，那么其晶格震动能量一定很“纯”，也就是光谱峰宽很窄。如果晶格被破坏或结晶程度不够好，激发后的震动能就是一个比较宽的范围，表现在光谱峰宽就是展宽。晶格在不被破坏情况下被压缩或拉伸就产生了应力，表现为峰位位移。

拉曼峰变宽是晶体的结晶程度不好。应该和能带变宽有关系。晶型混乱度提高了。

四十一、拉曼图谱中峰位的强弱是什么因数造成的？

从分析角度来说应该是所测样品中含有该成分的含量多少所影响的，当然也可能是因为该元素所受周围力场的影响所致。

排除含量的问题，分子结构是主要的影响因素。和相应振动引起的极化率有关。

四十二、想做气液包裹体的成分，用激光拉曼光谱怎么样？做的效果好不好？

应该说还是不错的或者用四极做；一般用拉曼和红外一起做,可以互补。

玻璃气泡的可以做；共焦激光可以尝试。

四十三、有几种激光光源？

氩离子、半导体、氦氖。

可见光激光器应用最多的是氩离子激光器，可产生10种波长的激光，其中最强的是488纳米(蓝光)和514纳米(绿光)激光器，现在最为常用，性能十分稳定的是514纳米激光器；另外，532纳米固体二极管泵浦激光器、632.8纳米(红光)、780纳米等可见光激光器；以及785纳米二极管、830纳米近红外激光器；掺钕的钇铝石榴石(YAG)激光器被用作傅里叶变换拉曼光谱的光源，其激光波长为1064纳米(红外)；染料激光器是目前较成熟、应用较为普遍的可调谐激光器，是共振拉曼研究时的理想光源。

一般来说拉曼光谱与激光的波长是无关的，选择不同波长的激光主要取决于研究的对象，如果研究生物蛋白质、细胞等，则需波长较长的近红外光，避免荧光对拉曼光谱的干扰；但对于一些深色、黑色粉末样品，由于近红外的热效应而使热背景干扰拉曼光谱，这时选择可见光区的激光比较合理；对于研究化学发光和荧光光谱，则选择紫外激光器。所以在研究颜料时，选配514纳米和785(或830纳米)纳米两种波长的激光器就够用了，对于红、黄、白色颜料采用785纳米的激光器进行分析，对于蓝、绿色颜料则采用514纳米的激光器进行分析。

激光出现以前主要用低压水银灯作为光源，目前已很少使用。为了激发拉曼光谱，对光源最主要的要求是应当具有相当好的单色性，即线宽要窄并能够在试样上给出高辐照度。气体激光器能满足这些要求，自准性能好并且是平面偏振的。各种气体激光器可以提供许多条功率水平不同的分立波数的激发线。最常用的是氩离子激光，波长为514.5nm和488.0nm的谱线最强，单频输出功率为0.2-1W左右。也可以用氦氖激光(632.8nm，约50mW)。

在光纤测量和光纤传感系统中使用的光源种类很多，按照光的相干性可分为非相干光源和相干光源。非相于光源包括白炽光源和发光二极管(LED)，相干光源包括各种激光器。激光器按工作物质的不同，可分为气体激光器、液体激光器、固体激光器和半导体激光器等。半导体光源是光纤系统中最常用的也是最重要的光源。其主要优点是体积小、重量轻、可靠性高、使用寿命长，亮度足够、供电电源简单等。它与光纤的特点相容，因此在光纤传感器和光纤通信中得到广泛应用。半导体光源又可分为发光二极管(LED)和半导体激光器(LD)。这两种器件结构明显不同，但是却包含相同的物理机理。增益带宽高于任何其它媒质，主要由于光子发射是因两个能带间的电子运动所致。半导体激光器的典型增益曲线延宽到 1012Hz。

紫外的也有，比如214nm。

四十四、做一个样品的标准曲线，溶剂是CF2H-CF2-CF2-CF2-CF2H，溶质是含有-O-的全氟化高分子，好像是直链的(UV-Visual无吸收峰)，想用拉曼光谱作定量分析能不能做到？

能做，直接峰强定量；做过照度和标准物校正后的拉曼仪可以直接使用峰强作为定量依据；可以半定量。

四十五、用普通拉曼光谱仪对肿瘤细胞和正常细胞的光谱进行检测，发现信号完全被玻璃信号所掩盖。但是培养细胞的容器大都是玻璃的，该如何设计实验方案？

改变光路，从上往下照，而样品上面不要有石英或者玻璃，光直接打在样品溶液上。

使用流动泵，使激光打在液体的线上。没试过，但觉得这个方法不好。

四十六、为拉曼光谱仪进行波长校准，说明书上说就用汞灯就可以，但是却根本测量不出来峰，更不用说准确位置的峰了。

用以光谱校准的汞灯谱，最好与样品几乎同时测量，比如刚刚测完样品后或在测量样品之前。目的是为了减少光栅漂移造成的误差。

如果能看到样品的谱线，按道理也应该能看到汞灯的谱线，只要汞灯放好在样品位置上并且汞的谱线足够强。请检查光路是否校准。之前请确信：汞灯是否在测量范围有谱线。

如果不是校准高于1500cm^-1的谱线，那么Fenchone是很好的拉曼标准样品。

四十七、用硝酸刻蚀银片的方法制备活性基底，但是在制备过程种无法得到理想的效果，是否在制备中有什么地方应该特别注意？

刻蚀的时间注意下还是挺好做得。

基底的制备，用硝酸腐蚀，首先银片质量要过关，表面的杂志要除掉，所以银片一定要打磨光滑，然后要注意腐蚀的时间，这个是很重要的。

四十八、实验室的激光拉曼，共聚焦的。刚开始使用，做实验时有人需要这个数据，但是没有现成的。有什么办法可以测量样品位置激光光斑大小么？

有白光系统的，直接在屏幕上估算。

有标尺的，通常3个u，100倍。

不好测，实际看到的要大于实际的光斑。

四十九、碳中的两个峰D-band 和G-band，这两个峰到底是什么意思？文献上有的说d-peask是指disordered carbon，G-peak是指graphitic carbon，而另有一些文献是以sp2原子的键来分，到底这两个是什么意思呢？

D峰是无序化峰(disorder)，D与G峰都是有sp2引起的。

1585cm-1左右的拉曼峰是体相晶态石墨的典型拉曼峰，称G带。此峰是石墨晶体的基本振动模式，其强度与晶体的尺寸有关。1360cm-1处的拉曼峰源自石墨碳晶态边缘的振动，称为D 带。这两处拉曼峰为类石墨碳(如石墨、碳黑、活性碳等)的典型拉曼峰。

五十、激光和FT拉曼的区别？

FT Raman可减少荧光干扰这个说法没错；研究目的是什么？FT Raman和激光显微Raman应用领域是有一定差别的；一般说来，做有机或高分子研究用FT Raman多些，做材料研究用激光Raman多些；另外还要注意选择合适的激发波长。

五十一、激光激发的拉曼谱线是高斯线型还是洛仑兹线型？是否与激光的线型有关？

来自于振荡的偶极矩的辐射，经典的电磁场理论可以证明Raman的峰是一个Lorentzian形状。但是实际上得到的Raman的峰是一个在Raman峰本身的形状，(natural line shape)仪器的传输函数(instrumental transfer function)和无序诱发的振荡的分布(disorder-induced distribution of vibrators)之间的卷积积分(convolution)。它经常被认为是高斯或者Voigt函数(一个完美的lorentzian和高斯函数的对称卷积)。通常，晶体的峰用Lorentz解析，非晶的用Gaussian解析比较合适。

五十二、如何确定多壁碳纳米管拉曼光谱D'和G'lines和D+Gline的位置？

D缝的位置应该是在1360cm-1左右，可能会有正负10左右的偏差；G峰的位置应该是在1570cm-1左右，可能会有偏差的；D+G也就是两个数相加，大概是在2930cm-1左右。

五十三、怎样计算拉曼光谱图形中的应力值？

用SIT质数计算就可以。

五十四、用氧化钨和氧化镓烧制合成了钨酸镓，测试了RAMAN谱后，在波数1400附近出现了强度很大的一个峰值，经过比较分析，其不是氧化镓和氧化钨的的RAMAN峰，不确定是荧光干扰峰还是生成物钨酸镓的一个峰值……

换一个激发波长测同样范围，1400出现就可定性为拉曼信号，或测Anti-Stocks拉曼谱，-1400有对应信号也可证实其为拉曼信号，反之则为发光信号。

五十五、天然钻石及辐照处理钻石怎样用拉曼光谱鉴别？现在市场上很多深色钻石，如黄色、绿色等，与天然彩色钻石怎样区别？能用拉曼光谱区别否？

当然可以，这是在宝石行业的重要应用，天然钻石作为完美的单晶，si-si键单一尖锐的拉曼峰，而一些人工雕琢的宝石总会有这样那样的杂峰。

五十六、什么是蓝移？什么是红移？

通长来说，蓝移就是波长向短波长方向移动，波数增加；红移就是波长向长波长方向移动，波数减少。

红移在物理学和天文学领域，指物体的电磁辐射由于某种原因波长增加的现象，在可见光波段，表现为光谱的谱线朝红端移动了一段距离，即波长变长、频率降低。相反的，波长变短、频率升高的现象则被称为蓝移。

谱峰的“红移”和“蓝移”是指在分子光谱中生色团受与其相连的分子中其他部分的影响和溶剂的影响而使其吸收峰位置发生移动的现象，当吸收峰移向长波方向时就称为“红移”，移向短波方向时则称为“蓝移”。实际上这种现象不仅会发生在分子的电子能级跃迁过程中，而且也会发生在在分子的振动和转动能级的跃迁中，只不过在红外光谱中很少有人这么叫。

在原子发射光谱中，因为原子线是由处于气态的激发态原子或离子产生的，所以其波长不会受原来分子中环境的影响，同样也不会受溶剂的影响，因此根本就不会存在分子光谱中的“红移”和“蓝移”现象。

五十七、测水的Raman谱但是什么信号也没有？用的是共聚焦Raman，激光功率加的不大，如果光太强热效应就非常明显了。

不出意外，水峰应该很容易看到。主峰在3400cm-1附近。非常强。

水的拉曼活性小，可以用SERS测。

聚焦时要保证聚到样品的表面就能测到，因为样品是透明的，想精确做到这一点很不容易，用的是514的光源。

五十八、要对Raman谱进行线宽分析，请教进行Lorentzian拟合？

使用origin软件里的analysis功能可对Raman谱进行高斯和洛伦兹拟合。

五十九、总看到文献上要算碳材料ID/IG的值，搞了半天只弄明白要用面积法算，origin能算么？

在origin里将基线拉平，基线位置数值为0，然后直接量取D峰的G峰的高度就可以。

六十、做raman时液体样品要怎么封？样品只能密封起来测，用玻璃毛细管据说不行，该怎么办？

用紫外可见的池子来测，有一个teflon盖子；

拉曼对样品的前处理要求不是太高，只要液体不挥发就好，一般试剂瓶就可以。关键是光的影响．可以自己做一个暗盒把试剂瓶放在暗盒里进行实验；

固体样品只要放到样品台上就可以，液体样品只要遇热和光不挥发就可以直接放在玻璃管中测量了。如果挥发，那就要用毛细管封起来；

酒精灯烧一下；

毛细管即可，两头火机封住；如果样品信号太弱，可以用JY的转角镜头，信号可增强；

用毛细管装液体样品测试时，可以用橡皮泥封口；

有专门的拉曼探头，测量固体时，隔着密封袋直接将探头顶在被测物就可以了；液体有专门的样品池；

并不是所有的仪器都带这些配件，有的只购买了核心部件，其他的都是自己配的。用毛细管应该是比较好的，很多人在用，蜡封就可以。

六十二、粉末样品的raman如何操作？

用的是什么样的光谱仪，很多都是有专用封闭式样品室，可直接放置在里面对粉末样做检测；

粉末样品可以试着压片后进行测量，或是按那方法，但是样品尽量厚一些，避免样品信号受下面背景影响。

六十三、固体粉末样品，有毒，应怎么处理？直接用双面胶粘到载波片上可以吗？还是需要其他处理方法？

最好还是使用玻璃管封装起来测量。

六十四、搞量化，想通过拉曼来验证计算的准确性。拉曼和红外的区别？原理一样波长不一样？

这两者都是振动光谱，从这一点上来说，确实原理是一样的。但是红外是吸收光谱，而拉曼是散射光谱；

至于波长，拉曼采用的是激光作为激发源，波长范围可以从紫外-可见-红外都可以，最常见的是可见光和NIR的，而红外只能选择红外光作为光源，包括从远红外到近红外，平时最常用的是中红外，4000cm-1到400cm-1；

从选择法上来说，也就是什么样的振动是红外活性的，什么样的振动是拉曼活性的，也是不一样的。红外活性(也就是可以被红外检测到的振动)必须是分子偶极矩发生变化，而拉曼活性的振动必须是有分子的极化性发生改变才能被检测到；

从信号强度来说，拉曼的信号很弱，通常10的6次方-8次方才有一个拉曼散射的光子。而相对来说，红外的信号要强。所以在实际应用中，红外更广泛一些；

两者的光谱可以作为互补来确定分子的结构。

六十五、拉曼光是激光作用到样品上立即产生的？还是经过一段延迟时间后产生的？

不是立即产生的，大概有一个飞秒(ps)级别的延迟，因为按照Raman产生的机理，入射光子与分子作用后，分子被激发并且形成一个短寿命的虚拟态，这个状态是不稳定的，光子很快重新发射。

六十六、测固体粉末的拉曼谱，完全得不到拉曼谱线，只能看到很宽的轮廓线，将拉曼峰完全湮灭了。刚才看到测近红外谱线需要先测一个参考谱，问一下，测拉曼应该不需要吧？

目前的问题是看不到样品信号，跟参考谱关系不大；

当然应该用标准固体样品，比如硅(Si)试一下，如果能够到520.7波数那个峰，说明仪器的光路基本没有问题；

建议调查一下，样品在观察波数范围内是否有拉曼峰；一边调整样品的位置(或显微镜到样品的距离)，一边看是否有谱峰出现。对于共焦(confocal)拉曼反射式谱仪，调整样品的位置以获得最佳信号是很极其必要的。

六十七、用激光粒度仪做固体样品时，应该怎样制备样品？

为使颗粒处于单体状态，在进行粒度测试前要对样品进行分散处理。分散的方法有润湿、搅拌、超声波振动、分散剂等，有时这些方法往往同时使用；

用磁力搅拌加分散剂的方法，发现测大颗粒的时候搅拌时间过长会影响粒径的大小，测出的结果偏小了；

干样如果采用湿法分散测量粒度的话需要将样品放入装有溶剂(一般是水)的分散池中通过搅拌、超声等方式分散，而干样如果采用干法分散测量粒度的话可通过干法分散系统直接测量。

六十八、拉曼光谱采用的是激光不是单波长光吗？那谱图上怎会有波长选择范围的呢？

激发光源用单色光-激光没错。激发出的拉曼信号可能分布在一个很宽的范围内，即会同时激发出不同波长的拉曼信号；

不同激发波长可能对样品峰的强度有选择性，但对于其波数位移影响不大；

激发光用的是单色的激光，如常用的488.0nm、514.5nm、785nm、1064nm，正因为激光的单色性好、准直性好、强度强等特点才用它；

由于不同的基团与激发光作用后产生不同的拉曼位移，这么频移有个范围，即一般拉曼信号在4000～200cm-1范围内；

使用不同的激发光源对于同一个基团而言，产生的拉曼位移位置不会变，只是强度不同而已。激发光源及其功率大小的选择要考虑：是否会损伤(烧掉、降解)样品；能否得到拉曼信号，也就是拉曼信号强弱问题，如RRS就是从选择激发光源来增强拉曼信号的；另外，还要避免荧光的干扰，可以用FT-Raman或使用Scissors(SSRS技术)。

六十九、什么样的样品需用表面增强拉曼来测量，具体有没有标准？不同材料的表面增强剂要如何制作？

应该说的是表面增强拉曼的表面吧，制备增强表面很容易，通常来说都是使用Ag、Au或Cu来作为增强表面；

什么样的样品取决于实验目的了，没有固定的标准；

当待测物的浓度很低时，就需要用到表面增强拉曼了。最常用的就是把银电极在氯化钾溶液里电化学粗糙处理，然后把电极浸泡在待测物溶液中吸附一段时间，最后取出电极冲洗干净就可以测了。

七十、为什么金属没有Raman峰？

拉曼光谱是分子光谱，而金属都是原子结构的，所以金属没有拉曼光谱；

这个问题要看拉曼效应产生的原理，金属中不存在分子的振动，当然就没有拉曼谱了；

很多原子构成的物质都有拉曼信号，比如硅的520波数线；拉曼测的是振动能级、声子能量，反映晶格振动的量子化能量的大小。金属表面电子和原子实构成的等离子体对光有强烈的吸收(金属的高反射性能也与此有关)，使激光无法与内部原子作用，因此很难看到拉曼线；

也可用光的波矢k为虚数来解释，当k为虚数时，光不能在此物质中传播。当然和光的频率w有关，用其它波长的光激发可以激发拉曼谱。

七十一、锰、镍、钴、钛的raman峰值区？

Mn-Mn(锰)：～180(弱)；

Ni-Ni(镍)：695～700；

Co-Co(钴)：463。

七十二、用矩阵方法来计算分子的振动频率时可能需要用编程来计算？不知有哪些好的程序？如果文献上查不到某种物质的拉曼频移，那如何分析这种物质是不是所要的东西呢？

开源的Abinit软件包也可以算拉曼谱，基于DFT及DFPT理论，有源代码，不过想研究清楚是需要下些功夫的；

高斯建模型，然后计算拉曼频移。不过比较麻烦，需专家指点才能完成。简单分子的计算结果较好，复杂的会在强度和频移上有些偏差。