實驗室光學儀器--拉曼光譜的定量分析
一、激光拉曼光譜定量分析原理由 Placzek理論可知,當氣體樣品中含N個分子,并以90°方式收集散射光時,斯托克斯拉曼譜帶的強度I由下列方程式表示:
? ? ? ? ? (1)
式中,K是系數,其值僅和方程中其他量所取單位有關;I0和ν0是激發光的強度和頻率;ν是分子的簡正振動頻率;K是 Boltzmann常數;T是熱力學溫度;是對所有的極化率張量的分量對簡正坐標Q的偏導數的平方求和。若所有的測量條件包括I0、V0、T、被照射的體積,檢測器和記錄儀的靈敏度都保持不變,對任何譜帶,式(1)可簡寫為:
? ? ? ? ? ??(2)
式中,c是濃度;a0是比例系數。
在液相中散射指數a1由下式確定:
?? ? ? ? ? (3)
式中,G是光學效應因子,它和液體的折射率n有關,G=1/n2;F是樣品中的內部場效應因子,它亦和折射率有關,L是特殊的分子間相互作用的效應因子,它導致配合物的形成。實驗測量拉曼散射輻射強度可用式(4)表示:
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (4)
式中,a是在一定的測量條件和介質下分子指定譜帶的特征常數。應用式(4)可計算被測物濃度。但在實驗中要得到它們之間的直線關系是比較困難的,因為拉曼譜帶的強度還受到儀器和樣品的許多因素的影響,包括光源功率的穩定性、單色器的光譜狹縫寬度、樣品池的大小、樣品的自吸收、由于樣品濃度不同引起的折射率的變化和溶劑中的背景噪聲等。其中有些因素是難以控制的,因此直接比較不同濃度樣品間的拉曼譜帶強度來定量是困難的,最有效的方法是利用加入內標的方法。