基础表征何时了？Raman知多少——Raman基础知识介绍（一）
1. 什么是拉曼光谱？
拉曼光谱是一种散射光谱，它是基于光和材料的相互作用而产生的。
拉曼散射的定义：激光光源的高强度入射光被分子散射时，大多数散射光与入射激光具有相同的波长（颜色），这种散射称为瑞利散射。然而，还有极小一部分（大约1/10^9）散射光的波长（颜色）与入射光不同，其波长的改变由测试样品（所谓散射物质）的化学结构所决定，这部分散射光称为拉曼散射。
2. 什么是拉曼光谱分析法？
拉曼光谱分析法是基于印度科学家C.V.拉曼（Raman）所发现的拉曼散射效应，对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息，并应用于分子结构研究的一种分析方法。
3. 拉曼光谱有何显著特点？
a.拉曼散射谱线的波数虽然随入射光的波数而不同，但对同一样品，同一拉曼谱线的位移与入射光的波长无关,只和样品的振动转动能级有关，而不同物质的拉曼位移是不一样的（这也是用拉曼光谱定性分析样品结构的依据）
b. 在以波数为变量的拉曼光谱图上，斯托克斯线和反斯托克斯线对称地分布在瑞利散射线两侧, 这是由于在上述两种情况下分别相应于得到或失去了一个振动量子的能量。
备注: 实际使用过程中，人们通常以拉曼位移（Δν）为横坐标，拉曼光强为纵坐标。
c. 一般情况下，斯托克斯线比反斯托克斯线的强度大。这是由于Boltzmann分布，处于振动基态上的粒子数远大于处于振动激发态上的粒子数。
4 拉曼谱图一般由什么构成？有何特征？
一张拉曼谱图通常由一定数量的拉曼峰构成，每个拉曼峰代表了相应的拉曼位移和强度。每个谱峰对应于一种特定的分子键振动，其中既包括单一的化学键，例如C-C，C=C，N-O，C-H等，也包括由数个化学键组成的基团的振动，例如苯环的呼吸振动、多聚物长链的振动以及晶格振动等。
拉曼光谱可以提供样品化学结构、相和形态、结晶度及分子相互作用的详细信息。
备注：后面会通过文献实例进行具体分析
5.拉曼光谱是用于定性测试还是定量测试？
拉曼光谱通常用于定性测试，在特定条件下也可用于定量。通常情况下，拉曼光谱（包括峰位和相对强度）提供了物质独一无二的化学指纹，可以用于识别该物质并区别于其他物质。实际测试的拉曼光谱往往很复杂，通过谱峰归属来判定未知物相对比较复杂，而通过拉曼光谱数据库进行搜索来寻找与之匹配的结果，则可以快速对未知物进行判别。
在其它条件不变的情况下，光谱的强度正比于样品浓度。通过标准浓度的样品来确定峰强和浓度之间的关系（标准曲线）后，即可进行浓度分析。对于混合物，相对峰强可以提供各种组分相对浓度的信息，与此同时，绝对峰强可以体现绝对浓度信息（参考标准浓度校正）。
6. 拉曼光谱技术的显著优越性
A. 可分析的范围广：几乎所有包含真实的分子键的物质都可以用于拉曼光谱分析，即固体、粉末、软膏、液体、胶体和气体都可以使用拉曼光谱进行分析；拉曼一次可以同时覆盖50-4000波数的区间，可对有机物及无机物，甚至是生物材料进行分析（若让红外光谱覆盖相同的区间则必须改变光栅、光束分离器、滤波器和检测器）；拉曼对溶液，固体混合物和纯物质都可以进行分析。
混合材料样品的拉曼光谱: 从某个样品获取的拉曼光谱包含了测试体积（激光照射到的体积）内所有分子的信息。因此，混合物的拉曼光谱中包含了代表测试体积内所有不同分子的拉曼信号。如果混合样品的各种成分是已知的，那么根据相对峰强可以衡量混合物组分的相对含量。
气体样品的拉曼光谱：虽然气体样品也可以通过拉曼光谱进行分析，但是由于气体的分子密度特别低，所以测量气体的拉曼光谱相对较难，通常需要用到大功率激光器和较长路径的样品池。
B. 对样品损害小：拉曼光谱是一种无损的分析技术（因此被广泛应用于考古，文物鉴定等）
C.快速，简单，可重复：无需样品准备，样品可直接通过光纤探头或者通过玻璃、石英、和光纤测量。
采集拉曼光谱的时间是由一系列因素决定的，包括样品自身的性质、对光谱质量的要求以及所采用的拉曼光谱仪。现代拉曼光谱仪在几秒钟的时间内足以获取一条质量很好的拉曼光谱。
D. 非常适合用于分析含水样品，包括溶液、生物组织和细胞等。水分子的拉曼散射截面非常小，所以拉曼散射强度也比其他分子弱很多；此外，水分子的拉曼光谱也非常简单，只有为数不多的几个拉曼峰，对于溶解物质的拉曼峰干扰甚小。在大多数情况下，即便水分子在数量上占据很大优势，溶质的拉曼峰强度都比水的拉曼峰强度大得多。因而，分析水溶液中的溶质是轻而易举的事情。
E. 拉曼光谱谱峰清晰尖锐，更适合定量研究、数据库搜索、以及运用差异分析进行定性研究。在化学结构分析中，独立的拉曼区间的强度可以和功能集团的数量相关。
F.拉曼测试所需样品量少，测试面积小：因为激光束的直径在它的聚焦部位通常只有0.2-2毫米，常规拉曼光谱只需要少量的样品就可以得到。这是拉曼光谱相对常规红外光谱一个很大的优势。而且，拉曼显微镜物镜可将激光束进一步聚焦至20微米甚至更小，可分析更小面积的样品。当然，事实上，现代拉曼系统也可以实现宏观大样品的分析。
G. 共振拉曼效应（表面增强拉曼散射SERS等）：共振拉曼效应可以用来有选择性地增强大生物分子特个发色基团的振动，这些发色基团的拉曼光强能被选择性地增强1000到10000倍。
H. 拉曼光谱有多种高级用途，并可以和多种表征进行联用：比如显微拉曼光谱（拉曼光谱成像等）；拉曼光谱自动化检测和高通量筛选；原位拉曼技术（实时分析催化剂结构性能之间的关系）；拉曼－原子力显微镜；拉曼－光致发光；拉曼－扫描电子显微镜－阴极荧光等
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