拉曼光谱仪是研究分子振动的一种光谱方法,它的原理和机制都与红外光谱不同,但它提供的结构信息却是类似的,都是关于分子内部各种简正振动频率及有关振动能级的情况,一流的拉曼光谱仪可以用来鉴定分子中存在的官能团。拉曼光谱技术已被成功地应用于宝石学研究和宝石鉴定领域。除了鉴别宝石,拉曼光谱仪还有那些方面的用途?
1、拉曼光谱仪在高分子材料中的应用
拉曼光谱仪可提供聚合物材料结构方面的许多重要信息。如分子结构与组成、立体规整性、结晶与去向、分子相互作用,以及表面和界面的结构等。从拉曼峰的宽度可以表征高分子材料的立体化学纯度。如无规立场试样或结构混杂的样品,拉曼峰是弱而宽;而高度有序样品具有强而尖锐的拉曼峰。研究内容包括:高分子取向研究:高分子链的各向异性必然带来对光散射的各向异性,测量分子的拉曼退偏比可以得到分子构型或构象等方面的重要信息。聚合物共混物的相容性以及分子相互作用研究。
2、拉曼光谱仪在材料科学研究中的应用
拉曼光谱仪在材料科学中是物质结构研究的有力工具,包括:拉曼光谱已成CVD化学气相沉积法)制备薄膜的检测和鉴定手段。拉曼可以研究单、多、微和非晶硅结构以及硼化非晶硅、氢化非晶硅、金刚石、类金刚石等层状薄膜的结构。超晶格材料研究:可通过测量超晶格中的应变层的拉曼频移计算出应变层的应力,根据拉曼峰的对称性,知道晶格的完整性。还可测出半磁半导体的组分,外延层的质量,外延层混品的组分载流子浓度。
3、拉曼光谱仪在宝石研究
1)拉曼光谱在宝石包裹体研究中的应用
拉曼光谱仪可以用于宝石包裹体化学成分的定性、定量检测,利用拉曼光谱技术研究矿物内的包裹体特征,可以获得有关宝石矿物的成因及产地的信息。共焦显微拉曼光谱技术有很好的空间分辨率,从而可以获得界面过程中物种分子变化情况、相应的物种分布、物种分子在界面不同区域的吸附取向等。
2)珠宝玉石检测行业中的应用
拉曼显微镜的共聚焦设计可以实现在不破坏样品的情况下对样品进行不同深度的探测而同时完全排除其他深度样品的干扰信息,从而获得不同深度样品的真实信息,拉曼光谱仪在分析多层材料时相当有用。
3)拉曼光谱在宝石鉴定中的应用
拉曼光谱仪测试的微区可达几微米,在宝石鉴定中具有明显的优势,能够探测宝石及其微小的杂质、显微内含物和人工掺杂物,且能满足宝石鉴定所必须的无损、快速的要求。拉曼光谱技术可以准确地鉴定宝石内部的包裹体,提供宝石的成因及产地信息,并且可以有效、快速、无损和准确地鉴定宝石的类别;
4、拉曼光谱在生物学研究中的应用
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。
生物大分子的拉曼光谱可以同时得到许多宝贵的信息:
1)蛋白质二级结构:α-螺旋、β-折叠、无规卷曲及β-回转;
2)蛋白质主链构像:酰胺Ⅰ、Ⅲ,C-C、C-N伸缩振动;
3)蛋白质侧链构像:苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸的侧链和后二者的构像及存在形式随其微环境的变化;
4)对构像变化敏感的羧基、巯基、S-S、C-S构像变化;
5)研究脂类和生物膜的相互作用、结构、组分等;
6)DNA分子结构以及和DNA与其他分子间的作用;
7)生物膜的脂肪酸碳氢链旋转异构现象;
8)对生物膜中蛋白质与脂质相互作用提供重要信息。
5、拉曼光谱在中草药研究中的应用
各种中草药因所含化学成分的不同而反映出拉曼光谱的差异,拉曼光谱在中草药研究中的应用包括:
1)中草药的稳定性研究
利用拉曼光谱动态跟踪中草药的变质过程,这对中草药的稳定性预测、监控药材的质量具有直接的指导作用。
2)中草药的无损鉴别
由于拉曼光谱分析,无需破坏样品,因此能对中草药样品进行无损鉴别,这对名贵中中草药的研究特别重要。
3)中草药化学成分分析
高效薄层色谱(TLC)能对中草药进行有效分离但无法获得各组份化合物的结构信息,而表面增强拉曼光谱(SERS)具有峰形窄、灵敏度高、选择性好的优点,可对中草药化学成分进行高灵敏度的检测。利用TLC的分离技术和SERS的指纹性鉴定结合,是一种在TLC原位分析中草药成分的新方法。
4)中药的优化
对于中草药及中成药和复方这一复杂的混合物体系,不需任何成分分离提取直接与细菌和细胞作用,利用拉曼光谱无损采集细菌和细胞的光谱图,观察细菌和细胞的损伤程度,研究其药理作用,并进行中药材、中成药和方剂的优化研究。
手持式拉曼光谱仪用于快速、准确的物料鉴定。具备同类产品无法比拟的操作简单以及小巧轻便的特性。
QC经理可以快速、准确的得到物料鉴定结果--通常需要的时间不到30秒。
同时这种高效的解决方案,使用户能够快速开发方法,并使原辅料更快的通过验证环节放行至生产环节。
除此之外,设计符合当前药品生产精益管理(cGMP)和21CFRPart11的严格要求。
符合人体工学的便携式可以在任何需要的地点、时间对从原辅料到半成品及成品的任何物料进行鉴定,并立即得到结果。
物料的鉴定过程变得从未有过的简单、快速、安全和高效。
手持式拉曼光谱仪应用领域:
1.食品领域用于食品成分的"证实",以及掺杂物的"证伪"
2.农牧领域农牧产品的分类及鉴定
3.化学、高分子、制药及医学相关领域过程控制;质量控制、成分鉴定、药物鉴别、疾病诊断
4.刑侦及珠宝行业、毒品检测;珠宝鉴定
5.环境保护环保部门水质污染监测、表面污染检测和其他有机污染物
6.物理领域光学器件和半导体元件研究
7.鉴定古物古玩鉴定、公安刑事鉴定等其他领域
8.地质领域现场探矿、矿石成分的定量定性分析和包裹体的研究
9.石油领域油品的快速分类、石油产品成分组成、监控油品的在线调节等
拉曼主要是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。该以其结构简单、操作简便、测量快速高效准确,以低波数测量能力着称;采用共焦光路设计以获得更高分辨率,可对样品表面进行um级的微区检测,也可用此进行显微影像测量。
工作原理:
它的主要原理就是利用分子对光子的一种非弹性散射效应。当用一定频率的激发光照射分子时,一部分散射光的频率和入射光的频率相等。这种散射是分子对光子的一种弹性散射。一部分散射光的频率和激发光的频率不等,这种散射成为拉曼散射。拉曼散射的几率极小,比较强的拉曼散射也仅占整个散射光的千分之几,而最弱的甚至小于万分之一。
产品优点:
拉曼光谱仪具有鲜明的优点,比如说它对样品无接触,无损伤;样品无需制备;快速分析,鉴别各种材料的特性与结构;能适合黑色和含水样品;高、低温及高压条件下测量;光谱成像快速、简便,分辨率高;仪器稳固,体积适中,维护成本低,使用简单等等。此外,它还具有独特的能力,可以通过透明的包装材料,如玻璃或塑料,直接测试样品,并对光谱信息没有任何干扰。
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