拉曼光谱基于光与物质的非弹性散射效应，通过分析散射光的频率变化（拉曼位移）来揭示分子结构信息，拉曼光谱的核心逻辑是通过 “光散射的频率变化” 解码分子振动信息，其工作流程可简化为：激光激发→非弹性散射产生拉曼信号→分光与检测→数据解析获取结构信息。理解这一原理的关键在于区分弹性散射（无信息）与非弹性散射（含分子指纹），并通过仪器设计最大化拉曼信号的收集效率。实际应用中，结合激发波长选择、增强技术（如 SERS）和数据处理算法，可进一步拓展其在复杂体系中的分析能力。
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波长（nm）
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激光器类型
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优势
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局限性
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典型应用
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532
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固体激光器
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能量高，信号强；成本较低
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易激发荧光（尤其有机样品）
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矿物、金属氧化物、碳材料（如石墨烯）
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633
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氦氖激光器
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近红外区域，荧光干扰较少
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信号强度较低
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生物样品（细胞、蛋白质）、有机分子
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785
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半导体激光器
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近红外区域，荧光抑制效果好；便携性强
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长波长导致散射信号较弱
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药品、食品、现场快速检测（如拉曼手持仪）
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1064
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固体激光器
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远红外区域，几乎无荧光干扰
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散射截面小，需高功率激光器
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深色样品（如煤炭、深色聚合物）、生物组织
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优先选长波长（如 785 nm、1064 nm）避免荧光，短波长（532 nm）用于非荧光样品以增强信号。
考虑样品颜色：深色样品用长波长（减少光吸收导致的热损伤）
拉曼光谱通过分析分子振动 – 转动能级的散射光频率位移（拉曼位移，单位 cm⁻¹），获取分子结构和化学环境信息。
材料科学：区分碳材料（金刚石、石墨、石墨烯的拉曼特征峰分别为～1332 cm⁻¹、~1580 cm⁻¹、~2700 cm⁻¹）。
矿物分析：鉴别石英（~464 cm⁻¹）与方解石（~1086 cm⁻¹）。
药品真伪：对比市售药品与标准品的拉曼指纹图谱（如布洛芬特征峰：~860 cm⁻¹、~1600 cm⁻¹）。
原理：拉曼峰强度与样品浓度呈线性关系（需校正基质效应）。
生物医学：血液中葡萄糖浓度快速检测（特征峰：~830 cm⁻¹、~1080 cm⁻¹）。
空间分布：通过拉曼成像（Mapping）分析样品微区成分差异（如锂电池正极材料中活性物质分布）。
动力学过程：实时监测化学反应（如聚合反应中双键消失的拉曼信号变化）或相变过程（如冰→水的氢键振动变化）。
固态样品：直接测量（粉末、块状样品需压平或研磨），避免表面粗糙导致散射光不稳定。
液态样品：用玻璃毛细管或载玻片承载，避免溶剂峰干扰（如水的拉曼信号弱，但荧光可能干扰）。
生物样品：新鲜组织需固定，细胞悬浮液可直接测量（需注意光损伤）。
积分时间与累加次数：单次积分时间 1-10 s，累加 10-100 次以提高信噪比（尤其痕量分析）。
光谱范围：通常采集 200-4000 cm⁻¹，根据目标官能团调整（如 C-H 键～2800-3000 cm⁻¹）。
基线校正：扣除荧光背景或仪器噪声（常用多项式拟合或 SNIP 算法）。
峰归属：对比标准数据库（如 Raman Database、RRUFF 矿物数据库）或文献数据。
成像分析：通过软件（如 WiRE、Labspec）生成伪彩色图，关联拉曼位移与空间位置。
问题表现：光谱中出现宽且强的荧光背景，掩盖拉曼信号。
更换长波长激光（如从 532 nm→785 nm）或使用荧光抑制技术（如时间分辨拉曼）。
化学处理：加入荧光淬灭剂（如硝酸银纳米颗粒）或高温退火（针对固体材料）。
采用表面增强拉曼散射（SERS）：利用 Ag/Al 纳米颗粒增强信号（增强因子可达 10⁶-10¹⁴）。
对比标准谱图，使用去卷积算法分离重叠峰（如 Lorentzian/Gaussian 拟合）。
对热敏感样品（如蛋白质），使用低温环境（液氮冷却样品台）。
问题表现：不同时间采集的光谱峰位偏移（>1 cm⁻¹）。
定期用标准物质（如硅片，特征峰 520 cm⁻¹）校准波数。
本文源自微信公众号：科研测试站
原文标题：《拉曼光谱基于不同激光器的测试功能及应用大全》
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/Avsu3YlMCK5AekLAFpWbXQ
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