激光拉曼光譜可定性定量測定

定性定量測定編輯

定性鑒別

拉曼光譜可提供任何分子中官能基團的結(jié)構(gòu)信息。因此可用來鑒別試驗和結(jié)構(gòu)解析。多晶現(xiàn)象可以參照紅外的處理。

定量測定

拉曼譜帶的強度與待測物濃度的關(guān)系遵守比爾定律:

IV=KLCI0

其中IV是給定波長處的峰強,K代表儀器和樣品的參數(shù),L是光路長度,C是樣品中特定組分的摩爾濃度,I0是激光強度。

實際工作中,光路長度被更準(zhǔn)確的描述為樣品體積,這是一種描述激光聚焦和采集光學(xué)的儀器變量。上述等式是拉曼定量應(yīng)用的基礎(chǔ)。
  
影響因素

最主要的干擾因素是熒光、樣品的熱效應(yīng)和基質(zhì)或樣品自身的吸收。在拉曼光譜中,熒光干擾表現(xiàn)為一個典型的傾斜寬背景。因此,熒光對定量的影響主要為基線的偏離和信噪比下降,熒光的波長和強度取決于熒光物質(zhì)的種類和濃度。與拉曼散射相比,熒光通常是一種量子效率更高的過程,甚至很少量不純物質(zhì)的熒光也可以導(dǎo)致顯著的拉曼信號降低。使用更長的波長例如785nm或1064nm的激發(fā)光可使熒光顯著減弱。然而,拉曼信號的強度與λ-4成比例,λ是激發(fā)波長。通過平衡熒光干擾、信號強度和檢測器響應(yīng)可獲得最佳信噪比。測量前將樣品用激光照射一定時間,固態(tài)物質(zhì)的熒光也可得以減弱。這個過程被稱為光致漂白,是通過降解高吸收物質(zhì)來實現(xiàn)的。光致漂白作用在液體中并不明顯,可能是由于液體樣品流動性,或熒光物質(zhì)不是痕量。
  
樣品加熱會造成一系列的問題,例如物理狀態(tài)的改變(熔化),晶型的轉(zhuǎn)變或樣品的燒灼。這是有色的、具強吸收或低熱傳導(dǎo)的小顆粒物質(zhì)常出現(xiàn)的問題。樣品加熱的影響通常是可觀察的,表現(xiàn)在一定時間內(nèi)拉曼光譜或樣品的表觀變化。除了減少激光通量,有許多種方法可用來降低熱效應(yīng),例如在測量過程中移動樣品或激光,或者通過熱接觸或液體浸入來改善樣品的熱傳導(dǎo)。基質(zhì)或樣品本身也可吸收拉曼信號。在長波傅里葉變換拉曼系統(tǒng)中,拉曼信號可以與近紅外的泛頻吸收重疊。這種影響與系統(tǒng)的光學(xué)以及樣品的形態(tài)有關(guān)。裝填和顆粒大小的差異而引起的固體散射的可變性與這種效應(yīng)有關(guān)。然而,由于在拉曼光譜中樣品的有限穿透深度和相對狹窄的波長范圍,所有這些效應(yīng)的大小都沒有近紅外光譜嚴(yán)重。
  
定量拉曼光譜與許多其它的光譜技術(shù)不同,它是單光束零背景測量。謹(jǐn)慎地進(jìn)行樣品測定以及使用設(shè)計合理的儀器可以使這種變異減到最小,但是并不能全部消除。所以,絕對的拉曼信號強度很難直接用于待測物的定量。變異的潛在來源是樣品的不透明性和樣品的不均勻性、照射樣品的激光功率的變化以及光學(xué)幾何學(xué)或樣品位置的變化。這些影響可以通過能重復(fù)的或有代表性的樣品處置方式予以減小。

由于拉曼信號絕對強度的波動,使用內(nèi)標(biāo)是最普通和有效的減少可變性的方法。內(nèi)標(biāo)方法有幾種變通選擇。可以有目的地加入一種內(nèi)標(biāo),該內(nèi)標(biāo)應(yīng)具有與待測物互不干擾的獨特譜帶以便檢測。在溶液中,也可利用溶劑的獨特譜帶,因為溶劑隨樣品不同將相對保持不變。另外,在制劑中,如果賦形劑量大大超過待測組分,則可以使用該賦形劑的峰。在假設(shè)激光和樣品定位的改變將會同等地影響全光譜的前提下,全光譜同樣可以用作參比。

樣品測定中需考慮的重要因素還有光譜的污染。拉曼是一種可以被許多外源影響掩蔽的弱效應(yīng)。普通的污染源包括樣品支持物(容器或基質(zhì))和周圍光線。通常,這些問題可以通過細(xì)致的實驗方法來識別和解決。