激光拉曼光谱可定性定量测定

定性定量测定编辑

定性鉴别

拉曼光谱可提供任何分子中官能基团的结构信息。因此可用来鉴别试验和结构解析。多晶现象可以参照红外的处理。

定量测定

拉曼谱带的强度与待测物浓度的关系遵守比尔定律:

IV=KLCI0

其中IV是给定波长处的峰强,K代表仪器和样品的参数,L是光路长度,C是样品中特定组分的摩尔浓度,I0是激光强度。

实际工作中,光路长度被更准确的描述为样品体积,这是一种描述激光聚焦和采集光学的仪器变量。上述等式是拉曼定量应用的基础。
  
影响因素

最主要的干扰因素是荧光、样品的热效应和基质或样品自身的吸收。在拉曼光谱中,荧光干扰表现为一个典型的倾斜宽背景。因此,荧光对定量的影响主要为基线的偏离和信噪比下降,荧光的波长和强度取决于荧光物质的种类和浓度。与拉曼散射相比,荧光通常是一种量子效率更高的过程,甚至很少量不纯物质的荧光也可以导致显著的拉曼信号降低。使用更长的波长例如785nm或1064nm的激发光可使荧光显著减弱。然而,拉曼信号的强度与λ-4成比例,λ是激发波长。通过平衡荧光干扰、信号强度和检测器响应可获得最佳信噪比。测量前将样品用激光照射一定时间,固态物质的荧光也可得以减弱。这个过程被称为光致漂白,是通过降解高吸收物质来实现的。光致漂白作用在液体中并不明显,可能是由于液体样品流动性,或荧光物质不是痕量。
  
样品加热会造成一系列的问题,例如物理状态的改变(熔化),晶型的转变或样品的烧灼。这是有色的、具强吸收或低热传导的小颗粒物质常出现的问题。样品加热的影响通常是可观察的,表现在一定时间内拉曼光谱或样品的表观变化。除了减少激光通量,有许多种方法可用来降低热效应,例如在测量过程中移动样品或激光,或者通过热接触或液体浸入来改善样品的热传导。基质或样品本身也可吸收拉曼信号。在长波傅里叶变换拉曼系统中,拉曼信号可以与近红外的泛频吸收重叠。这种影响与系统的光学以及样品的形态有关。装填和颗粒大小的差异而引起的固体散射的可变性与这种效应有关。然而,由于在拉曼光谱中样品的有限穿透深度和相对狭窄的波长范围,所有这些效应的大小都没有近红外光谱严重。
  
定量拉曼光谱与许多其它的光谱技术不同,它是单光束零背景测量。谨慎地进行样品测定以及使用设计合理的仪器可以使这种变异减到最小,但是并不能全部消除。所以,绝对的拉曼信号强度很难直接用于待测物的定量。变异的潜在来源是样品的不透明性和样品的不均匀性、照射样品的激光功率的变化以及光学几何学或样品位置的变化。这些影响可以通过能重复的或有代表性的样品处置方式予以减小。

由于拉曼信号绝对强度的波动,使用内标是最普通和有效的减少可变性的方法。内标方法有几种变通选择。可以有目的地加入一种内标,该内标应具有与待测物互不干扰的独特谱带以便检测。在溶液中,也可利用溶剂的独特谱带,因为溶剂随样品不同将相对保持不变。另外,在制剂中,如果赋形剂量大大超过待测组分,则可以使用该赋形剂的峰。在假设激光和样品定位的改变将会同等地影响全光谱的前提下,全光谱同样可以用作参比。

样品测定中需考虑的重要因素还有光谱的污染。拉曼是一种可以被许多外源影响掩蔽的弱效应。普通的污染源包括样品支持物(容器或基质)和周围光线。通常,这些问题可以通过细致的实验方法来识别和解决。