摘 要：本文通过简单描述，向大家介绍一下激光拉曼光谱的发展历史、工作原理以及在相关领域的应用等等。使读者对激光拉曼光谱有简单的了解。
关键词：激光拉曼光谱 瑞利散射与拉曼散射 拉曼位移
中图分类号：TN91 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）03（b）-0229-01
对于激光拉曼光谱的理解：拉曼光谱方法是用来对化合物分子接受光照射后产生的散射的研究，散射光和入射光能量级差还有化合物的振动的频率与转动的频率之间的关系的一种分析方法。这种方法是基于印度科学家C.V.拉曼发现的拉曼散射效应对于与入射光频率不相同的散射光谱进行分析从而得到分子的振动和转动等方面的信息，并用于研究分子结构的一种方法。
1 激光拉曼光谱的发展历史
1928年印度的科学家拉曼进行了用水银灯照射苯液体的实验，实验后发现了一个新的辐射谱线：在频率为ω0的入射光的两边分别出现呈对称分布的频率分别为ω0-ω和ω0+ω的明锐边带，这是属于一种新的分子辐射，这种新的辐射被叫做拉曼散射。拉曼先生也因为发现了这种新的分子辐射并且取得了许多与光散射相关的研究成果而获得了1930年诺贝尔物理奖。同时，前苏联的科学家兰茨堡格和曼德尔斯塔也报导了在石英的晶体中发现类似的现象的消息，这就是由于光学声子引起的拉曼散射现象，这种散射被叫做并合散射。
1960年以后，出现了红宝石激光器，使得拉曼散射的研究有了很大一步的进步。由于激光器具有单色性能好，方向性能强，而且功率密度高等特点，所以用它作为激发光源，很大程度提高了激发效率。就此，红宝石激光器成为了拉曼光谱的理想光源。随着探测等方面技术的提高和对被测量样品的要求的降低，拉曼光谱在物理、化学生产、医药医疗和工业等各方面领域得到了广泛的认可与应用，研究人员们也越来越重视激光拉曼光谱这项科技。
20世纪80年代，推出了一项叫做位曼探针共焦激光拉曼光谱仪的器材，这套器材采用了凹陷滤波器用来过滤掉激发光，起到抑制杂散光的作用，因而不需要采用双联单色器乃至更高的三联单色器，只需要采用单一的单色器，就能大大提高光源的效率，这样不但降低了入射光的功率，而且大大提高了灵敏度。后来推出的多测点的在线工业用拉曼系统，这款器材可采用高达200 m的光纤，从而加宽了拉曼光谱的应用范围。
2 激光拉曼光谱的工作原理
拉曼光谱通常采用的单色光源是激光，将分子激发到一种虚态，之后受激分子跃迁到与基态不相同的振动能量级，这时，散射辐射的频率对比入射频率将发生改变。这种频率的改变和基态与终态的振动能量级差相同。这样的非弹性散射光就叫做拉曼散射。频率不发生变的散射称之为弹性散射，即瑞利散射。如果拉曼散射频率一但低于入射频率时，称为斯托克散射。相反，称为反斯托克散。
2.1 瑞利散射和拉曼散射的介绍
当激发光的光子和散射中心的分子相互作用时，绝大部分的光子只是改变了传播方向，即发生了散射，而光的频率仍然和激发的光源相同，那么这种散射叫做瑞利散射。但是同样也有很微量的光子改变光的传播方向，还改变了光波频率，这叫做拉曼散射。它的散射光的强度大约占有总数的10-6～10-10。产生拉曼散射的原因是光子和分子发生了能量的交换从而使光子的能量发生了改变。
2.2 拉曼散射的产生过程是这样的
通过分析能级之间的跃迁可以知道光子和样品分子之间的相互作用。将样品分子处于电子能量级与振动能量级的基态时，此时入射光子的能量数远远大于振动能量级跃迁时需要的能量数，但这些能量不能够将分子激发到电子能量级的激发状态。样品分子吸收了这些光子后便到达了准激发状态，这叫做虚能态。样品分子在这种准激发状态时非常不稳定，它将恢复到电子能量级的基态。当分子恢复到这种状态时，光子的能量却没有发生改变，此时，发生瑞利散射。如果样品分子恢复到能级基态中比较高的振动能级时，则入射光子的能量大于散射光子能量，它的波长将比入射光大。这时在散射光谱的频率低的一侧瑞利散射谱线处将出现一根散射光的谱线，叫做St okes线。假如样品分子与入射光子发生反应前的一瞬间不处于最低振动能级的能级基态，而是处于电子能级基态的振动能级激发态时，则在入射光光子作用后它跃迁到准激发态，该分子退回到了电子振动能级基态，这样散射光的能量比入射光子能量大，这时谱线位于瑞利谱线的高频率一侧，称为anti-Stokes线。Stokes线和anti-Stokes线位于瑞利谱线的两侧并且间距相等。我们统称Stokes线和anti-Stokes线为拉曼谱线。
2.3 拉曼位移的相关介绍及重要意义
拉曼位移就是斯托克斯与反斯托克斯散射光频率与激发光源频率之差Δν。反斯托克斯散射强度要弱于斯托克斯散射强度，拉曼光谱分析中，通常只需要测定斯托克斯散射。拉曼位移是由分子振动能级的变化产生的，它的能级之间的能量变化由化学键的不同或者基态的振动方式的不同决定。这就是作为拉曼光谱进行分子结构定性的理论依据。
3 激光拉曼光谱的广泛应用
近年来激光拉曼光谱被广泛应用到社会生产的诸多领域，各个领域所运用的激光拉曼光谱技术涉及到傅立叶变换拉曼光谱、表面增强拉曼光谱、激光共振拉曼光谱、高温激光拉曼光谱、激光拉曼显微及激光拉曼遥测技术等。在有机化学研究方面，在高聚物研究方面，在生物研究方面，都有激光拉曼光谱法的身影，这种方法已经与人类的日常生活和科学发展紧密的联系在了一起。
激光拉曼光谱也是研究生物大分子的重要手段，拉曼光谱可以在接近自然的状态下，并且在生物大分子有活性的情况下来研究生物大分子的结构和变化。最为成功的就是利用FT-Raman来消除生物大分子所存在的荧光干扰现象等。
激光拉曼光谱技术对于人类社会的进步有着非常积极的意义。这项技术提高了人类对物质结构的认知水平，加速了社会生产力，在今后的科学研究中，它将继续发挥极大的作用。
参考文献
[1]李帅鲜，高启楠.激光拉曼光谱的发展历史、原理以及在催化领域的应用[J].科技资讯，2008（18）：2.
