拉曼光谱技术种类及应用

1）表面增强拉曼光谱技术

1974年，Fleischmann等发现，吸附在粗糙化的银（Ag）电极表面的吡啶分子具有巨大的拉曼散射现象，加上活性载体表面选择吸附分子对荧光发射的抑制，使激光拉曼光谱分析的信噪比大大提高，这种表面增强效应称为表面增强拉曼散射（SERS）。表面增强拉曼光谱技术是一种新的表面测试技术，可以在分子水平上研究材料分子的结构信息，如银纳米粒子、银交替粒子上的联喹啉等。通过对表面增强拉曼光谱技术进行全面仔细的研究后，发现其所存在的缺点也相当突出，如只有金、银、铜三种金属和少数极不常用的碱金属具有强的表面增强拉曼散射效应，且金、银、铜需要表面粗糙化之后才具有高的表面增强拉曼散射活性。通过研究人员的不懈探索，在20世纪90年代后期终于取得了一些突破性的进展，目前表面增强拉曼光谱技术已发展成为单分子科学的研究手段之一，并且在一些过渡金属（第Ⅷ副族元素）体系观察到了表面增强拉曼光谱效应。表面增强拉曼散射效应的强弱与纳米尺度下的表面粗糙度密切相关，人们已经意识到表面增强拉曼散射不仅是表面科学而且是纳米科学的一个重要现象。随着实验和理论方法的进一步创新和发展，表面增强拉曼光谱技术最终将成为固体表面物理化学、表面科学和纳米科学的一个有力工具［19］。

2）高温拉曼光谱技术

任何固体或液体，只要温度高于0 K都存在热辐射，热辐射是指物质中处于激发态的粒子以一定的概率随机地向低能级跃迁，而在拉曼谱中构成连续的基底。平衡状态下热辐射的平均光谱能量密度和温度有关，随着辐射源温度的升高，辐射光的中心频率由红外波段逐渐向可见光波段移动，且强度明显增大，随机波动幅度也增大。随着温度的升高，某一激发波长下拉曼散射光频率逐渐被高温背景“淹没”。高温激光拉曼技术被用于冶金、玻璃、地质化学、晶体生长等领域，它也可以用来研究固体的高温相变过程、熔体的键合结构等，然而这些测试需要在高温下进行，因此需要对常规拉曼仪进行技术改造，可以获得极为丰富的微结构信息。高温拉曼光谱技术的开发为高温工艺过程、地质化学以及材料制备等领域的结构研究和应用提供了一种新的原位检测手段。

3）共振拉曼光谱技术

当激光共振拉曼光谱（RRS）产生的激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以达到正常拉曼谱带强度的104～105倍，并能够观察到正常拉曼效应中难以出现的、其强度可与基频相比拟的泛音及组合振动光谱。与正常拉曼光谱相比，共振拉曼光谱的灵敏度高，结合表面增强技术，灵敏度已达到单分子检测级别。(www.xing528.com)

4）共聚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应用技术，是监测固相有机反应简单而有效的工具。它不仅可以提供聚合物官能团振动的信息，而且可以提供聚合物骨架振动的信息，与其他传统技术相比，更易于直接获得大量有价值信息。共聚焦显微拉曼光谱不仅具有常规拉曼光谱的特点，还具有自己的独特优势，即其独特的纵向分辨功能可以实现样品空间微区的分析。辅以高倍光学显微镜，该技术具有微观、原位、多相态、稳定性好、空间分辨率高等特点，可实现逐点扫描，获得高分辨率的三维拉曼图像。选取合适的拉曼光谱特征峰，可以对实验样品进行定量分析，具有很高的准确性。近几年共聚焦显微拉曼光谱在肿瘤检测、文物考古、公安法学等领域有着广泛的应用。

5）傅里叶变换拉曼光谱技术

傅里叶变换拉曼光谱是20世纪80年代发展起来的一种新技术。1987年，Perkin Elmer公司推出了第一台近红外激发傅里叶变换拉曼光谱仪（NIR FT-R），采用傅里叶变换技术对信号进行采集，进行多次累加来提高信噪比，并用1 064 mm的近红外激光照射样品，大大减弱了荧光背景。从此，傅里叶变换拉曼光谱技术在化学、生物学和生物医学样品的非破坏性结构分析方面显示出了巨大的生命力。

近年来，实现了拉曼光谱技术与其他多种微区分析测试仪器的联用，如拉曼光谱技术与扫描电镜联用、拉曼光谱技术与原子力显微镜/近场光学显微镜联用、拉曼光谱技术与红外联用等。这些联用的着眼点是微区的原位检测，通过联用可以获得更多的信息，并可提高可信度，这开拓了新的发展方向，推动了科学研究工作进一步向纵深发展。