激光拉曼光譜儀的核心理論基礎(chǔ)為拉曼散射效應(yīng)，是光與物質(zhì)分子相互作用產(chǎn)生的非彈性散射現(xiàn)象。當(dāng)單色、高準(zhǔn)直性的激光光源發(fā)射的光束照射待測樣品分子時，光子會與樣品分子發(fā)生彈性或非彈性碰撞，進而產(chǎn)生不同類型的散射光。其中，彈性碰撞產(chǎn)生的散射光頻率與入射激光一致，被稱為瑞利散射，無分子特征信息；而非彈性碰撞過程中，光子與分子發(fā)生能量交換，導(dǎo)致散射光頻率發(fā)生偏移，該現(xiàn)象即為拉曼散射，也是儀器檢測的核心依據(jù)。
根據(jù)能量交換形式的不同，拉曼散射可分為斯托克斯散射和反斯托克斯散射兩類。斯托克斯散射是分子從基態(tài)吸收光子能量躍遷至高能級，散射光頻率低于入射光；反斯托克斯散射是高能級分子釋放能量回落基態(tài)，散射光頻率高于入射光。常溫下絕大多數(shù)分子處于振動基態(tài)，因此斯托克斯散射光強度遠(yuǎn)高于反斯托克斯散射，常規(guī)拉曼光譜儀主要采集斯托克斯散射信號完成檢測分析。
拉曼位移是激光拉曼光譜的核心特征參數(shù)，指入射激光波數(shù)與拉曼散射光波數(shù)的差值，單位為cm?¹。該參數(shù)具備很強的物質(zhì)特異性，僅與待測分子的化學(xué)鍵振動、轉(zhuǎn)動能級差相關(guān)，與入射激光的波長、頻率無關(guān)。不同物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵類型、分子作用力存在差異，對應(yīng)的拉曼位移數(shù)值、光譜峰位、峰高、峰寬均不相同，形成“分子指紋圖譜”。儀器通過解析該指紋圖譜，即可精準(zhǔn)判定樣品的物質(zhì)成分、分子結(jié)構(gòu)、結(jié)晶狀態(tài)及缺陷信息，實現(xiàn)定性與定量檢測。
激光拉曼光譜儀的檢測流程形成完整閉環(huán)：先由激光光源發(fā)射特定波長的單色激發(fā)光，經(jīng)過濾光、準(zhǔn)直處理后準(zhǔn)確照射待測樣品；樣品受激產(chǎn)生瑞利散射光、拉曼散射光及少量熒光信號；隨后通過光路采集系統(tǒng)捕捉散射光，利用光柵分光系統(tǒng)過濾掉強度很高的瑞利散射光和干擾熒光，僅保留有效拉曼散射信號；由光電探測器將光信號轉(zhuǎn)化為電信號，經(jīng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)放大、降噪、擬合分析，生成標(biāo)準(zhǔn)拉曼光譜圖，完成樣品檢測。
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更新時間：2026-07-06
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