拉曼光谱仪：探索物质微观世界的科技先锋

在专业检测设备领域，拉曼光谱分析技术占据着重要地位。这一技术的起源，要追溯到印度杰出物理学家拉曼（Chandrasekhara Venkata Raman，1888 - 1970，也被译为喇曼）。他因在光散射方面的卓越研究以及拉曼效应的重大发现，荣获1930年度诺贝尔物理学奖，于1970年逝世，享年82岁。拉曼的这一发现为拉曼光谱分析法的诞生奠定了基础。

原子核运动模式与相关物理量

原子核运动模式按照能量从高到低的顺序排列，依次为振动（vibration）、转动（rotation）和平动（translation）。同时，偶极矩和极化率这两个概念也十分关键。

偶极矩用于衡量分子极性的强弱，它可以分为固有偶极矩和诱导偶极矩。像常见的水分子这种极性分子，存在固有偶极矩，这是因为电荷点乘位置矢量叠加后的总矢量不为零。而不管是极性分子还是非极性分子，在受到外电场诱导作用时，都会产生电荷分离，形成诱导偶极矩，例如氧气分子在外电场的作用下就会产生诱导偶极矩，它也是范德华力的来源之一。

极化率是衡量物质对外界电场响应能力的物理量，也就是分子在外电场作用下产生变形的能力。一般而言，电子越多的分子，电子云分布越广泛，越容易发生形变，极化率也就越大。并且，极化率会随着分子振动而改变，因为分子振动会改变电子云的分布或者弥散程度。诱导偶极矩与极化率成正比，在拉曼光谱中，当激发激光波长固定（外电场一定）时，要使诱导偶极矩发生变化，就需要极化率改变，即极化率变化率不为零时，分子的振动模式在拉曼光谱中才可见。例如CO₂的拉伸振动模式有对称振动和非对称振动，对称振动模式下偶极矩变化为零，但极化率变化不为零，在红外光谱中不可见，在拉曼光谱中可见；非对称振动则恰恰相反。

拉曼光谱分析法的基本原理

拉曼光谱分析法基于拉曼散射效应，通过分析与入射光频率不同的散射光谱，来获取分子振动、转动信息，进而用于分子结构的研究。当激光光源发出的高强度入射光被分子散射时，大部分散射光的波长与入射激光相同，这种散射被称为瑞利散射，它无法提供有价值的信息。而大约1/10⁹的散射光波长与入射光不同，其波长的改变由测试样品（散射物质）的化学结构决定，这部分散射光就是拉曼散射。

不同的原子团有独特的振动方式，能够产生特定频率的散射光，其光谱被称为“指纹光谱”。拉曼光谱是入射光子与分子相互碰撞时，分子的振动能量或转动能量与光子能量叠加的结果。

入射光的散射结果

入射光被分子散射后，会出现瑞利散射、斯托克斯散射和反斯托克斯散射三种情况。在瑞利散射中，散射光的能量保持不变，属于光子的弹性碰撞；在斯托克斯散射时，散射光的能量降低，属于非弹性散射；反斯托克斯散射则是散射光的能量增加，同样属于非弹性散射。在实际图谱中，斯托克斯拉曼的能量比激光低，其散射光强度远远高于能量比激光高的反斯托克斯拉曼。

拉曼光谱由一定数量的拉曼峰构成，每个拉曼峰代表着相应拉曼散射光的波长位置和强度。拉曼散射是因为分子在振动或转动过程中，极化率的变化使得入射光与分子相互作用时光子能量发生转移。散射光与入射光的频率差被称为拉曼位移，它与分子的振动和转动能级密切相关，不同的分子有不同的振动和转动模式，会产生特定的拉曼位移。通过测量拉曼位移和散射光强度，就可以获取分子结构的详细信息。

国仪光子ATR6600 1064nm手持式拉曼光谱仪

国仪光子研发的ATR6600 1064nm手持式拉曼光谱仪，在拉曼光谱检测领域表现十分出色。该仪器基于1064nm激发光超高的荧光抑制效果，适合高荧光产品的检测。

它具有诸多特点，整机尺寸较小，重量不到1.2kg，便于携带，能够满足不同现场环境的检测需求。其应用领域广泛，可以用于海关、公安、实验室、车间、仓库、码头等场所，对毒品、易制毒化学品、爆炸物、珠宝玉石、原料等物品进行快速识别，还能对食品中的添加剂、农药残留、兽药残留等进行快速检测识别，在公共安全、食品安全、制药安全等领域发挥着关键作用。

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