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拉曼光谱在高分子材料中的应用    

拉曼光谱可提供聚合物材料结构方面的许多重要信息。如分子结构与组成、立体规整性、结晶与去向、分子相互作用，以及表面和界面的结构等。从拉曼峰的宽度可以表征高分子材料的立体化学纯度。如无规立场试样或头-头，头-尾结构混杂的样品，拉曼峰是弱而宽，而高度有序样品具有强而尖锐的拉曼峰。

研究内容包括：

（1）化学结构和立构性判断：高分子中的C＝C、C-C、S-S、C-S、N-N等骨架对拉曼光谱非常敏感，常用来研究高分子的化学组份和结构。

（2）组分定量分析：拉曼散射强度与高分子的浓度成线性关系，给高分子组分含量分析带来方便。

（3）晶相与无定形相的表征以及聚合物结晶过程和结晶度的监测。

（4）动力学过程研究：伴随高分子反应的动力学过程如聚合、裂解、水解和结晶等。相应的拉曼光谱某些特征谱带会有强度的改变。

（5）高分子取向研究：高分子链的各向异性必然带来对光散射的各向异性，测量分子的拉曼带退偏比可以得到分子构型或构象等方面的重要信息。

（6）聚合物共混物的相容性以及分子相互作用研究。

（7）复合材料应力松弛和应变过程的监测。

（8）聚合反应过程和聚合物固化过程监控。

拉曼光谱的应用

   由拉曼光谱可以获得有机化合物的各种结构信息：

   1 同种分子的非极性键S-S，C=C，N=N，C ≡C产生强拉曼谱带， 随单键到双键再到三键谱带强度增加。

   2 红外光谱中，由C ≡N，C=S，S-H伸缩振动产生的谱带一般较弱或强度可变，而在拉曼光谱中则是强谱带。

   3 环状化合物的对称呼吸振动常常是强的拉曼谱带。

   4.在拉曼光谱中，X=Y=Z，C=N=C，O=C=O-这类键的对称伸缩振动是强谱带，反这类键的对称伸缩振动是弱谱带。红外光谱与此相反。

   5 C-C伸缩振动在拉曼光谱中是强谱带。

   6 醇和烷烃的拉曼光谱是相似的：I. C-O键与C-C键的力常数或键的强度没有很大差别。

拉曼光谱仪的应用

?材料定性分析：每种物质具有特定的特征光谱，因此可以对物质进行定性。

?碳材料表征：通过碳材料的特征峰比值（G/D比）表征碳材料的缺陷。

?材料应力测试：通过特征峰的偏移判断样品表面是否有应力应变存在。

?多层复合材料分析：通过拉曼成像观察多层复合材料的分布状态。

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浅谈拉曼光谱仪

拉曼光谱仪，顾名思义，就是用来测量拉曼光谱的仪器。通常情况下，拉曼光谱仪由以下几个部分组成：

激发光源

现有的拉曼光谱仪，基本都采用激光作为激发光源，激光波长的选择从紫外、可见到近红外均有，常见的有532nm、785nm。激光波长的选择会影响拉曼光谱仪的灵敏度以及空间分辨率。

光学系统

根据拉曼光谱仪的设计，该部分可以是一个成熟的拉曼探头，也可以是自己搭建的由滤光片、二向色镜等光学元件组成的光学系统。光学元件的选择以及光路设计都将影响到拉曼光谱仪的灵敏度。

分光仪

根据分光形式的不同，拉曼光谱仪可以分为以下三种类型：

1、 滤光片型拉曼光谱仪，这种类型的拉曼光谱仪只有很狭窄的光谱段进入探测器，这就意味着绝大部分拉曼散射光会被浪费掉。

2、 分光仪型拉曼光谱仪，通过衍射光栅分光，将衍射光聚焦在光谱仪的输出面上，许多集成式的拉曼光谱仪会直接使用成熟的小型光谱仪来起到分光的作用。

3、 迈克尔逊干涉仪型拉曼光谱仪。来自试样的拉曼散射光通过干涉仪进入探测器，获得干涉图谱，随后进行傅里叶变换得到拉曼光谱。

探测器

拉曼光谱仪一般选用CCD作为探测器，CCD探测器是一种硅基多通道阵列探测器，可以探测紫外、可见和近红外光。因为它是高感光度半导体器件，适合分析微弱的拉曼信号，再加之CCD探测器允许进行多通道操作，可以在一次采集中探测到整段光谱，所以很适合用来检测拉曼信号。

计算机处理系统

除了仪器控制与数据采集外，丰富的样品数据库与准确的分析算法是目前拉曼光谱仪配套软件关注的***。