【摘要】本文從拉曼散射原理出發(fā)，介紹了拉曼技術的特征，以及拉曼技術的優(yōu)勢和不足，從激光技術和納米技術出發(fā)介紹了當前拉曼技術的廣泛發(fā)展和應用。綜述了近年來了曼技術的主要的分析技術。涉及拉曼光譜技術的發(fā)展簡史，發(fā)展現狀和最新研究進展等方面。接拉曼光譜技術綜述（一）

5、拉曼技術的發(fā)展   

5.1拉曼光譜技術的發(fā)展得益于以下兩種技術的高速發(fā)展

激光技術

線性拉曼光譜技術已經在生命科學領域研究中發(fā)揮它的獨特和重要作用。高質量的超快激光器還推動了另一個極具前途的表面光譜技術，就是合頻（SFG）技術的發(fā)展，它作為具有獨特的界面選擇性的非線性光譜方法，已經在界面和表面科學、材料乃至生命領域研究中發(fā)揮著越來越重要的作用。

納米科技

第二個重要方面就是納米科技的迅猛發(fā)展，它使得基于納米結構的表面增強拉曼光譜（SERS）和針尖增強拉曼光譜（TERS）在超高靈敏度檢測方面取得了長足的進步，推動拉曼光譜成為迄今很少的、可達到單分子檢測水平的技術?，F在不論是拉曼光譜刊物，還是拉曼光譜會議，SERS都是一個最受關注的內容。在近幾屆的國際拉曼光譜會議上，SERS分會都是最大的分會。近幾年，有關SERS的論文數量也呈顯著的上升趨勢。SERS和TERS不僅僅在表面科學研究領域，而且在生命科學領域將具有很大的發(fā)展?jié)摿?，由此可以為研究各類重要的生命科學體系和解決基本問題作出貢獻。拉曼光譜相對于紅外光譜，其優(yōu)勢之一體現在用拉曼研究水溶液中比較方便，而生命科學的許多研究往往需要的水溶液環(huán)境。共振拉曼、表面增強拉曼和非線性拉曼光譜以及它們的聯用將成為生命科學前沿領域具有重要價值的研究方法，因為21世紀是生命科學的世紀，我以為也是納米技術和激光技術的世紀。

5.2分析技術

5.2.1幾種重要的拉曼光譜分析技術

1、單道檢測的拉曼光譜分析技術

2、以CCD為代表的多通道探測器用于拉曼光譜的檢測儀的分析技術

3、采用傅立葉變換技術的FT-Raman光譜分析技術

4、共振拉曼光譜分析技術

5、表面增強拉曼效應分析技術

5.2.2拉曼光譜用于分析的優(yōu)點和缺點

【優(yōu)點】

拉曼光譜的分析方法不需要對樣品進行前處理，也沒有樣品的制備過程，避免了一些誤差的產生，并且在分析過程中操作簡便，測定時間短，靈敏度高等優(yōu)點。

【不足】

1、拉曼散射面積

2、不同振動峰重疊和拉曼散射強度容易受光學系統(tǒng)參數等因素的影響

3、熒光現象對傅立葉變換拉曼光譜分析的干擾

4、在進行傅立葉變換光譜分析時，常出現曲線的非線性的問題

5、任何一物質的引入都會對被測體體系帶來某種程度的污染，這等于引入了一些誤差的可能性，會對分析的結果產生一定的影響

6、拉曼光譜技術的應用

激光拉曼光譜法的應用有以下幾種：在有機化學上的應用，在高聚物上的應用，在生物方面上的應用，在表面和薄膜方面的應用。

【有機化學】拉曼光譜在有機化學方面主要是用作結構鑒定的手段，拉曼位移的大小、強度及拉曼峰形狀是碇化學鍵、官能團的重要依據。利用偏振特性，拉曼光譜還可以作為順反式結構判斷的依據。

【高聚物】拉曼光譜可以提供關于碳鏈或環(huán)的結構信息。在確定異構體（單休異構、位置異構、幾何異構和空間立現異構等）的研究中拉曼光譜可以發(fā)揮其獨特作用。電活性聚合物如聚毗咯、聚噻吩等的研究常利用拉曼光譜為工具，在高聚物的工業(yè)生產方面，如對受擠壓線性聚乙烯的形態(tài)、高強度纖維中緊束分子的觀測，以及聚乙烯磨損碎片結晶度的測量等研究中都彩了拉曼光譜。

【生物】拉曼光譜是研究生物大分子的有力手段，由于水的拉曼光譜很弱、譜圖又很簡單，故拉曼光譜可以在接近自然狀態(tài)、活性狀態(tài)下來研究生物大分子的結構及其變化。拉曼光譜在蛋白質二級結構的研究、DNA和致癌物分子間的作用、視紫紅質在光循環(huán)中的結構變化、動脈硬化操作中的鈣化沉積和紅細胞膜的等研究中的應用均有文獻報道。

【表面和薄膜】拉曼光譜在材料的研究方面，在相組成界面、晶界等課題中可以做很多例作。

最近，對于拉曼光譜在金剛石和類金剛石薄膜的研究工作中的應用，國內外學者的興趣有增無減。拉曼光譜已成CVD（化學氣相沉積法）制備薄膜的檢測和鑒定手段。另外，LB膜的拉曼光譜研究、二氧化硅薄膜氮化的拉曼光譜研究都已見報道。（盡管拉曼散射很弱，拉曼光譜通常不夠靈敏，但利用共振或表面增強拉曼技術就可以大大加強拉曼光譜的靈敏度。表面增強拉曼光譜學（SERS）已成為拉曼光譜研究中活躍的一個領域。）

7、拉曼光譜技術研究方向

7.1表面增強拉曼光譜技術

自1974年Fleischmann等人發(fā)現吸附在粗糙化的Ag電極表現的吡啶分子具有巨大的拉曼散射現象，加之活性載體表面選擇吸附分子對熒光發(fā)射的抑制，使激光拉曼光譜分析的信噪比大大提高，這種表面增強效應被稱為表面增強拉曼散射(SERS)。SERS技術是一種新的表面測試技術，可以在分子水平上研究材料分子的結構信息。

7.2高溫拉曼光譜技術

高溫激光拉曼技術被用于冶金、玻璃、地質化學、晶體生長等領域，用它來研究固體的高溫相變過程，熔體的鍵合結構等。然而這些測試需在高溫下進行，必須對常規(guī)拉曼儀進行技術改造。

7.3共振拉曼光譜技術

激光共振拉曼光譜(RRS)產生激光頻率與待測分子的某個電子吸收峰接近或重合時，這一分子的某個或幾個特征拉曼譜帶強度可達到正常拉曼譜帶的104～106倍，并觀察到正常拉曼效應中難以出現的、其強度可與基頻相比擬的泛音及組合振動光譜。與正常拉曼光譜相比，共振拉曼光譜靈敏充高，結合表面增強技術，靈敏度已達到單分子檢測 。

7.4共焦顯微拉曼光譜技術

顯微拉曼光譜技術是將拉曼光譜分析技術與顯微分析技術結合起來的一種應用技術。與其他傳統(tǒng)技術相比，更易于直接獲得大量有價值信息，共聚焦顯微拉曼光譜不僅具有常規(guī)拉曼光譜的特點，還有自己的獨特優(yōu)勢。輔以高倍光學顯微鏡，具有微觀、原位、多相態(tài)、穩(wěn)定性好、空間分辨率高等特點，可實現逐點掃描，獲得高分辨率的三維圖像，近幾年共聚焦顯微拉曼光譜在腫瘤檢測、文物考古、公安法學等領域有著廣泛的應用。

7.5傅立葉變換拉曼光譜技術

傅立葉變換拉曼光譜是上世紀90年代發(fā)展起來的新技術，1987年，Perkin Elmer公司推出第一臺近紅外激發(fā)傅立葉變換拉曼光譜(NIR FT—R)儀，采用傅立葉變換技術對信號進行收集，多次累加來提高信噪比，并用1064mm的近紅外激光照射樣品，大大減弱了熒光背景。從此，Fr—Raman在化學、生物學和生物醫(yī)學樣品的非破壞性結構分析方面顯示出了巨大的生命力。

7.6拉曼光譜與光導纖維技術的聯用

光導纖維的引入,使拉曼光譜儀用于工業(yè)在線分析以及現場遙測分析成為可能。Huy 等使用兩個10m長、100μm 直徑的光纖,激光波長為514. 5nm ,對苯/ 庚烷混合物進行分析,獲得非常好的結果。Benoit 等將光導纖維傳感器用于拉曼光譜儀, 使得液體樣品的拉曼信號增強了50 倍。Cooney 等人比較單個光纖與多個光纖應用于拉曼光譜儀的結果,發(fā)現多個光纖的應用將改善收集拉曼光的有效性。Cooper 等利用光纖遙控拉曼技術分析了石油染料中的二甲苯異構體。近年來,國外將1550nm 光纖激光器、EDFA 光纖放大器技術應用于拉曼散射型分布光纖溫度傳感器系統(tǒng),取得了較好的結果。分布式光纖拉曼光子溫度傳感器已成為光纖傳感技術和檢測技術的發(fā)展趨勢。由于它具有獨特的性能,因此已成為工業(yè)過程控制中的一種新的檢測裝置,發(fā)展成一個工業(yè)自動化測量網絡。

7.7固體光聲拉曼技術

光聲拉曼技術是通過光聲方法來直接探測樣品中因相干拉曼過程而存儲能量的一種非線性光存儲技術。光聲拉曼信號正比于固體介質三階拉曼極化率的虛部,與非共振拉曼極化率無關,因而完全避免了非共振拉曼散射的影響,并且克服了傳統(tǒng)的光學法受瑞利散射,布里淵散射干擾的缺點,具有高靈敏度(能探測到10  -6cm -1的拉曼系數) 、高分辨率和基本上沒有光學背景等優(yōu)點。在氣體、液體樣品的檢測分析中獲得了理想的效果。由于不像相干斯托克斯拉曼過程那樣有比較嚴格的相位匹配角要求,因而它也很適合用于研究固體介質特性。Barrett 等人從理論上分析了氣體樣品中的光聲拉曼光譜技術過程,但與之不同,固體介質的光聲拉曼效應是由相干拉曼增益過程產生的局部熱能耦合到樣品本身的振動模式的熱彈過程,對于介質各向異性結構,三階非線性拉曼極化率張量形式表現出對稱性,因而,情況要復雜得多,運用平行模型和熱彈性理論,導出固體介質樣品中光聲拉曼信號的解析式,對固體中光聲拉曼效應的一些特性進行分析。

7.8拉曼光譜與其他儀器聯用技術

近兩年，實現拉曼與其它多種微區(qū)分析測試儀器的聯用，其中有：拉曼與掃描電鏡聯用(Raman—SEM)；拉曼與原子力顯微鏡/近場光學顯微鏡聯用(Raman—AFM/NSOM)；拉曼與紅外聯用(Raman—iR)；拉曼與激光掃描共聚焦顯微鏡聯用(Raman— CLSM)，這些聯用的著眼點是微區(qū)的原位檢測。通過聯用可以獲得更多的信息，并提高可靠度。

8、結束語

拉曼光譜技術己廣泛應用于醫(yī)藥、文物、寶石鑒定和法庭科學等領域。對文物樣品的無損分析研究。使文物的鑒定、年代的測定及文物的恢復和保存的方法更安全可靠；對爆炸物、毒品、墨跡等的痕跡無損檢測為法庭提供科學證據的有力手段：對寶石的光譜分析研究認識各地寶石中的包含物差異性。并使寶石的鑒別與評價有了科學依據。近年來該技術在細胞和組織的癌變方面的檢測也取得了很大的進展，隨著分析方法完善和研究病例的增多以及對于病變組織差異性的規(guī)律性認識深化。拉曼光譜發(fā)展成診斷腫瘤方法的可行性將得到確認．總之，隨著激光技術的發(fā)展和檢測裝置的改進。拉曼光譜技術在當代工業(yè)生產和科學研究中必將得到越來越廣泛的應用。

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