拉曼散射和荧光发射

拉曼散射和荧光发射是两个相互竞争的现象，它们有相似的起源。一般来说，激光光子从分子上反弹，并释放一定的能量，使分子振动(斯托克斯过程)。因此，散射光子的能量较低，而相关的光表现出频率偏移。与不同的分子振动相联系的各种频移产生了一个具有特定化合物特征的光谱。

相反，荧光或发光遵循吸收过程。为了更好地理解，可以参考下面的图表。

喇曼散射

图1所示。各种光散射过程的机理。(a)瑞利，(b)非共振拉曼，(c)预共振拉曼，(d)共振拉曼共振荧光，(e)弛豫荧光。

必须考虑虚态来解释拉曼散射。这与光子与分子的相互作用和散射光子的重新发射几乎同时发生有关。

这种虚态的存在也解释了为什么非共振拉曼效应不依赖于激发波长，因为在这种相互作用机制中没有实态参与。事实上,拉曼光谱一般不依赖于激光激发。

共振荧光

然而，当激发光子的能量接近两个电子态之间的跃迁能时，则进行共振拉曼或共振荧光(图1，情况(d))。这两个过程的基本区别与所涉及的时间尺度有关，也与所谓中间状态的性质有关。与共振荧光相反，弛豫荧光是由激发态的最低振动能级的光子发射而来，直接吸收光子并使分子从其电子态的振动激发态弛缓到电子态的最低振动态。一个荧光过程通常需要10个以上⁹相反，拉曼跃迁是在皮秒或更短的时间内完成的。

显然，根据激光波长，共振效应(拉曼或荧光)可能存在，也可能不存在。如果激发光子不能给分子提供足够的能量，就不会发生产生荧光所需的跃迁。然而，如果产生荧光，它往往比拉曼散射强得多，掩盖了拉曼特征。但由于拉曼光谱比荧光光谱的信息更丰富，拉曼光谱学家一直在寻找避免荧光的方法。

激光激发波长

避免荧光发射的方法之一是选择激光激发波长。对于大多数例子来说，选择近红外(NIR)或紫外激光波长可以避免激发荧光。在第一种情况下，激光光子没有足够的能量激发分子荧光。在第二种情况下，可以激发荧光，但发射与拉曼信号在能量上广泛分离，因此可以在没有荧光干扰的情况下记录拉曼光谱。

几个例子说明了调谐激发波长对荧光发射的影响如下所示。这突出了对每个样品进行仔细的激光波长选择的首要重要性。

图2。被污染的聚合物。

图3。色素。

图4。工业乳胶。

有时，荧光可能来自受污染样品的杂质或夹杂物周围的基质。在这些情况下，在固体样品上使用拉曼微探针，可以通过限制采集体积来避免或最小化背景荧光拉曼信号。

这可以实现使用的选择能力的真正共焦配置拉曼显微镜。通过关闭共焦孔，确实可以确定一个更小的收集体积。

结论

虽然强烈的荧光发射有时使获取可用的拉曼光谱非常困难，但有几种方法来抵消它。拉曼仪器提供了选择激光波长的可能性，在样品在可见范围内显示荧光的情况下有很大的潜力。

这些信息来源于HORIBA Scientific提供的资料。亚博网站下载

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