拉曼散射的發(fā)展歷史
  1928年，印度物理學(xué)家拉曼用水銀燈照射苯液體，發(fā)現(xiàn)了新的輻射譜線：在入射光頻率ω0的兩邊出現(xiàn)呈對稱分布的，頻率為ω0-ω和ω0+ω的明銳邊帶，這是屬于一種新的分子輻射，稱為拉曼散射，其中ω是介質(zhì)的元激發(fā)頻率。拉曼因發(fā)現(xiàn)這一新的分子輻射和所取得的許多光散射研究成果而獲得了1930年諾貝爾物理獎。與此同時，前蘇聯(lián)的蘭茨堡格和曼德爾斯塔報導(dǎo)在石英晶體中發(fā)現(xiàn)了類似的現(xiàn)象，即由光學(xué)聲子引起的拉曼散射，稱之謂“并合散射”。法國羅卡特，卡本斯以及美國伍德證實了拉曼的觀察研究的結(jié)果。三十年代，我國物理學(xué)家吳大猷等在國內(nèi)開展了原子分子拉曼光譜研究。1934年，普拉坎克比較詳盡地評述了拉曼效應(yīng)，對振動拉曼效應(yīng)進(jìn)行了較系統(tǒng)的總結(jié)。三十年代至六十年代，拉曼散射的研究處于一個低潮時期，主要的原因來自激發(fā)光源太弱的問題。盡管1940年第一個商用產(chǎn)品雙單色儀已經(jīng)用到光譜儀中，但是由于使用的激發(fā)光源大部分為水銀弧光燈和碳弧燈，其功率密度低，激發(fā)的拉曼散射信號非常弱，人們難以觀測研究較弱的拉曼散射信號，更談不上測量研究二級以上的高階拉曼散射效應(yīng)。1960年，紅寶石激光器的出現(xiàn)，使得拉曼散射的研究進(jìn)入了一個全新時期。由于激光器的單色性好，方向性強，功率密度高，用它作為激發(fā)光源，大大提高了激發(fā)效率。1962年，珀托和伍德首次報道了運用脈沖紅寶石激光器作為拉曼光譜的激發(fā)光源來開展拉曼散射的研究。從此激光拉曼散射成為眾多領(lǐng)域在分子原子尺度上進(jìn)行振動譜研究的重要工具。
    目前，拉曼散射研究在國內(nèi)外相當(dāng)活躍。國際上每兩年召開一次拉曼光譜會議，自1969年開始至2004年已經(jīng)召開了19屆國際拉曼光譜會議，其中1994年在香港召開了第14屆國際拉曼光譜會議，2000年在北京召開了第17屆國際拉曼光譜會議。國內(nèi)每兩年召開一次光散射會議，自1981年開始至2003年已召開了12屆光散射會議。
　
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 拉曼散射的應(yīng)用
    拉曼散射的應(yīng)用涉及許多學(xué)科領(lǐng)域，例如：物理學(xué)，化學(xué)，材料科學(xué)，電子科學(xué)，生物生命科學(xué)，醫(yī)學(xué)，環(huán)境科學(xué)，地球科學(xué)，天體科學(xué)等。拉曼散射研究的材料涉及前景相當(dāng)廣闊，可以用于研究固體的元激發(fā)，包括極化聲子，激子，磁振子，朗道能級等；研究相變，包括鐵電相變，位移型相變，有序-無序型相變，無公度相變，混合型相變；研究電子散射，包括稀土離子，施主，受主散射，等離子體散射；研究缺陷雜質(zhì)相關(guān)的局域模，間隙模，共振模；研究薄膜小顆粒，薄膜，超晶格系統(tǒng)振動特性的尺寸效應(yīng)，界面效應(yīng)，應(yīng)力效應(yīng)，聲子限制效應(yīng)，介電限域效應(yīng)，量子效應(yīng)等；研究半導(dǎo)體鍵角，無序性，應(yīng)變，應(yīng)力效應(yīng)，量子點，量子線以及應(yīng)變層超晶格；研究磁性材料磁缺陷，雜質(zhì)光散射，巨磁阻材料晶格振動特性，半磁性半導(dǎo)體自施反轉(zhuǎn)拉曼散射；研究高溫超導(dǎo)體的晶格振動，能隙，結(jié)構(gòu)相變，振動模間的非線性互作用；研究表面增強效應(yīng)，探索其內(nèi)在機制和統(tǒng)一理論；研究高分子系統(tǒng)的反應(yīng)機制，鏈結(jié)構(gòu)，形態(tài)效應(yīng)，玻璃相變，結(jié)晶動力學(xué)；研究有機和無機材料構(gòu)型，基團，結(jié)構(gòu)特征等；研究液晶的中介相行為，取向序，臨界特性，中介相變；研究生物和醫(yī)學(xué)方面蛋白質(zhì)構(gòu)型，生物細(xì)胞膜動態(tài)行為，DNA初級次級結(jié)構(gòu)與動力學(xué)；通過特征拉曼譜研究各有關(guān)組織器官等的結(jié)構(gòu)成分；通過共振拉曼散射研究線粒體能量轉(zhuǎn)移，研究癌癥發(fā)生的機理；通過微區(qū)拉曼研究礦物中的包裹物，環(huán)境污染，塵埃，微粒結(jié)構(gòu)成分；遙控拉曼可以測量遙遠(yuǎn)空間水分；工業(yè)上通過特征拉曼譜，例如鑒定煤的質(zhì)量，水泥中的各個不同相結(jié)構(gòu)，材料質(zhì)量和集成電路的可靠性等。

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 拉曼散射技術(shù)的發(fā)展
    拉曼光譜儀經(jīng)歷了從色散型拉曼光譜儀開始，發(fā)展到傅立葉變換拉曼光譜儀（抑制熒光效應(yīng)強，測量快速），共振拉曼光譜儀（增強散射截面，抑制熒光），紫外拉曼光譜儀（紫外光的穿透深度淺，特別適合探測獲得表面信息），小型拉曼光譜儀（能耗小，效率高，適合長時間工作）。利用共聚焦效應(yīng)可以測量不同深度層面的拉曼光譜信息和圖像，進(jìn)行三維立體拉曼光譜的測量研究工作。利用輸出功率大的激光脈沖作為激發(fā)光源，通過受激拉曼散射、反拉曼散射、超拉曼散射、相干反斯托克斯拉曼散射等效應(yīng)，發(fā)展非線性的拉曼散射，其優(yōu)點是信噪比高、相干性好，抑制熒光和抗熱輻射能力強。利用超快脈沖技術(shù)，發(fā)展納秒，皮秒，飛秒時間分辨拉曼光譜技術(shù)，可以研究分子、原子躍遷和瞬態(tài)過程。結(jié)合近場光學(xué)顯微鏡的特點發(fā)展的近場拉曼光譜儀，近場拉曼圖像儀，擴展了光學(xué)衍射的分辨極限。結(jié)合利用表面增強效應(yīng)，提高測試精度和靈敏度，可以測量單分子的拉曼光譜。結(jié)合共聚焦的深度層面探測，可以獲得三維立體拉曼圖譜和圖像。

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 T64000型拉曼光譜儀簡介
     T64000系統(tǒng)是由ISA/JOBIN-YVON公司研制生產(chǎn)的能兼顧單、多道檢測，設(shè)計新穎的新一代全電腦化的三級光譜系統(tǒng)，用于常規(guī)Raman光譜，變溫等極端物理條件下的Raman光譜，顯微Raman光譜和發(fā)射光譜的測量。它可以取得樣品表面1um尺寸上的Raman信號。系統(tǒng)內(nèi)有多個平面反透鏡和狹縫。通過不同反射鏡和狹縫的組合，T64000可以作為單級、雙級和三級色散不同的光譜儀使用。系統(tǒng)裝備的CCD探測器可以使得光譜探測的效率大大提高。主要技術(shù)指標(biāo)如下：1800條/mm全息光柵 光譜范圍：350-900nm；雜散光：10-14；重復(fù)性：±0.1cm-1；精度：0.01%； 600條/mm全息光柵 閃爍在1.5mm，光譜范圍：800nm-2.5mm；極低噪聲的CCD探測器 光譜范圍：400-1000nm；顯微入射系統(tǒng)配有×100，×50（長焦距），×50，×10物鏡。下圖是T64000型光譜儀的內(nèi)光路示意圖以及T64000型光譜儀的外觀圖。