拉曼光譜（Raman spectra）儀原理是當(dāng)光線照射到分子和電子云及分子鍵結(jié)產(chǎn)生作用，就會(huì)發(fā)生拉曼效應(yīng)。拉曼光譜屬于分子發(fā)射分析方法，直讀光譜儀屬于原子發(fā)射分析方法。分子在光子作用下，激發(fā)虛態(tài)，散射光能量減去激發(fā)光能量的能量差可以應(yīng)用到分析。

拉曼光譜儀原理

拉曼散射和瑞利散射

照射透明樣品，大部分光透過(guò)，小部分會(huì)被樣品在各個(gè)方向上散射。這些光的散射又分為瑞利散射和拉曼散射兩種。

瑞利散射：光子與樣品分子發(fā)生彈性碰撞，即光子和分子之間沒(méi)有能量交換，即光子的能量保持不變，散射光能量和入射光能量相同，但方向可以改變。這種光的彈性碰撞，叫做瑞利散射。

拉曼散射：光子與樣品分子產(chǎn)生非彈性碰撞時(shí)，散射光能量和入射光能量大小不同，光的頻率和方向都有所改變，這種光的散射成為拉曼散射。

拉曼散射原理

拉曼散射的產(chǎn)生原因是光子與分子之間發(fā)生了能量交換，改變了光子的能量。拉曼散射的產(chǎn)生可以從光子和樣品分子作用時(shí)光子發(fā)生能級(jí)躍遷來(lái)解釋。

樣品分子處于電子能級(jí)和振動(dòng)能級(jí)的基態(tài)，入射光子的能量遠(yuǎn)大于振動(dòng)能級(jí)躍遷所需要的能量，但又不足以將分子激發(fā)到電子能級(jí)激發(fā)態(tài)。樣品分子在吸收了光子后，被激發(fā)到較高的不穩(wěn)定的能態(tài)（虛態(tài)）。當(dāng)樣品分子激發(fā)到虛態(tài)后又回到低能級(jí)的振動(dòng)激發(fā)態(tài)，此時(shí)激發(fā)光能量大于散射光能量，散射光頻率小于入射光。這時(shí)在瑞利散射線較低頻率側(cè)就會(huì)出現(xiàn)一根拉曼散射線，這條線稱為Stokes線。若光子與處于振動(dòng)激發(fā)態(tài)（V1）的分子相互作用，是分子激發(fā)到更高的不穩(wěn)定能態(tài)后又回到振動(dòng)激態(tài)（V0），散射光的能量大于激發(fā)光，在瑞利散射線高頻率側(cè)會(huì)出現(xiàn)一拉曼散射線，這條線稱為Anti-stokes線。
常溫下分子大多處于振動(dòng)基態(tài)，所以Stokes線強(qiáng)于Anti-stokes線，在一般拉曼光譜圖中只有Stokes線。

拉曼光譜儀是紅外光譜儀嗎？還是對(duì)紅外光譜儀的一個(gè)補(bǔ)充？

拉曼光譜因與紅外光譜有著相同的波長(zhǎng)范圍且操作相對(duì)簡(jiǎn)單，因此備受重視，優(yōu)勢(shì)是可分析更小面積的樣品，拉曼顯微鏡物鏡可將激光束進(jìn)一步聚焦至20微米甚至更小。因拉曼效應(yīng)表現(xiàn)在樣品散射的光，樣品制備對(duì)分析結(jié)果的影響小。并且拉曼光譜對(duì)水吸收帶不敏感，能透過(guò)透明的玻璃、石英以及塑料等對(duì)物質(zhì)進(jìn)行測(cè)試。

紅外光譜儀和拉曼光譜儀都屬于分子振動(dòng)研究，可以共用光譜。兩者互相補(bǔ)充，但無(wú)法替代，拉曼光譜儀和紅外光譜儀都要根據(jù)檢測(cè)的需求再去選擇。