拉曼光谱仪一般适用于科研院所、高等院校物理和化学实验室、生物及医学领域等光学方面，研究物质成分的判定与确认；还可以应用于刑侦及珠宝行业进行毒品的检测及宝石的鉴定。该仪器以其结构相对比较简单、操作简单便捷、测量快速高效准确，以低波数测量能力著称；采用共焦光路设计以获得更高分辨率，可对样品表明上进行微米级的微区检测，也可用此进行显微影像测量。

  拉曼光谱是一种散射光谱。能量范围50~4000cm-1。当一束频率为ν0的入射光照射到样品时，少部分入射光子与样品分子发生碰撞后向各个方向散射，根据是否发生热量交换，有两种形式：

  在拉曼光谱中，如果光子把一部分能量给样品分子，使得到的散射光能量减少，在垂直方向测量到的散射光中，可检测频率为ν0-ΔE/h的线，成为斯托克斯（Stokes）线。如果它是红外活性，ΔE/h测量值与激发该振动的红外频率一致。反之，若光子从样品分子中获得能量，在大于入射光频率处接收到散射光线，称为反斯托克斯（Anti-Stokes）线。

  根据Boltzmann统计，室温时处于振动激发虚态的几率不足1%，因此Stokes线比Anti-Stokes线强度强很多。所以，在一般的拉曼分析中，都采用Stokes线研究拉曼位移。

  拉曼光谱是研究生物大分子的有力手段，由于水的拉曼光谱很弱、谱图又很简单，故拉曼光谱可以在接近自然状态、活性状态下来研究生物大分子的结构及其变化。

  通过拉曼光谱Mapping技术能对人体单个细胞、脂肪分布等微小组织进行某特定区域成像分析。

  利用拉曼光谱可以对纳米材料来分子结构分析、键态特征分析、结构相变和定性鉴定等。

  图3. SERS技术揭示了Ag单原子层对壳层金属与基底金属原子间界面作用的调控

  显微拉曼光谱能解决碳材料研究中的很多问题。在碳纳米管研究方面，可以表征管径、手性、用于评估结构是不是有序以及导电性质。在石墨烯研究方面，拉曼能快速获得层数、张/压应力等信息，并判定结构的有序性。

  Raman-AFM联用技术表征单壁碳纳米管：硅基底上碳纳米管的AFM形貌图（左上图）可以精确定位和测量纳米管的尺寸，拉曼成像（右上图，10 µm×10 µm、步长250nm）则能表征其化学信息。拉曼光谱（下图）能够准确的看出高质量碳纳米管（红）和无序碳材料（绿）D峰和G峰有明显差异。

  石墨烯的拉曼成像：G峰强度成像（左上图）和光学图像（左下图）。石墨烯较强的拉曼信号使得其化学成像可以在数秒或数分钟内完成。右边的谱图展示了石墨烯2D峰峰形与层数的关系，即使为一层、两层或三层，都能够迅速地辨识出来。

  利用不同波长激光在样品中穿透深度不同，得到各深度层的信息。该样品表面为多晶硅，往深度方向晶化程度降低，逐渐变为非晶硅。在制备非晶硅或多晶硅薄过程中，不同深度处的晶化程度可能不同。

  在大多数情况下拉曼散射对于材料的晶形和结晶度是很敏感的。一般而言，晶体材料的拉曼光谱拥有尖锐、高强度的拉曼峰，而非晶材料的拉曼峰大多很宽，强度较低。

  利用拉曼光谱可以对材料的应力大小进行定量分析，如下图所示，研究者能够准确的通过图谱颜色的差距来判断材料中应力的大小和数值。

  利用不一样波长激光在样品中穿透深度不同，得到各深度层的信息。利用不一样的颜色的区分来判断材料微观结构的形貌。

  随着表面分析技术和材料领域的发展，拉曼光谱技术展现了极大的应用优势，并且随着激光器的问世，提供了优质高强度单色光，有力推动了拉曼散射的研究及其应用，拉曼光谱的应用场景范围遍及化学、物理学、生物学和医学等各个领域。

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