拉曼光谱分析课件

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Detector plane
l1 Detector plane
l2 F1=300mm F2= 800mm
XPloRA
全系列光谱仪
—多种光谱分辨率仪器可选择
l1 l2
Aramis
HR 800
T64000
U1000
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HORIBA Jobin Yvon
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报告内容
➢1-公司简介 ➢2-什么是拉曼光谱技术 ➢3-拉曼光谱仪工作原理 ➢4-拉曼光谱仪性能的几个重要概念 ➢5-HORIBA Jobin Yvon拉曼光谱仪介绍
800
1 000
1 200
1 400
1 6wk.baidu.com0
1 800
Raman S hift (cm-1)
Intensity (cnt)
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不同分辨率测量应力实验结果
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4－拉曼光谱仪的几个重要概念
1- 光谱分辨率 2- 灵敏度 3- 共焦特性 4- 激发波长问题 5- 操作方便性
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1-光谱分辨率
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1-公司简介
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1819: Creation of the Company, in Paris, by Jean-Baptiste Soleil
超大面积光栅
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NASA对JY的航天用特殊光谱系统颁奖
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全球最大拉曼光谱仪制造商
➢ 拉曼部门：由三个著名的拉曼生产厂家 （Jobin Yvon, Dilor, SPEX）合并而成，具 有40多年的设计和生产历史。 ➢ 在全球已有5000多台仪器安装，是全球 最大的拉曼光谱仪制造商。
220
240
260
Raman Shift (cm-1)
Higher spectral resolution allows more accurate observation of tubes of different diameters
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D-band Info on defects
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高分辨率实验结果
x10 3
40
LabRAM HR普通分辨率
LabRAM HR高分辨率模式
35
Intensity (cnt)
30
25
20
15
10
5
120
140
160
180
200
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应力测量
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蓝宝石衬底上的GaN的应力分布
左图的颜色条给出该GaN样 品的E2模相对于体相GaN中该 拉曼峰[567.25cm-1][1]的峰位偏 移量。
SiC 晶型分布
-25 000 -20 000 -15 000 -10 000
-5 000 0
5 000 10 000 15 000 20 000 25 000
-20 000
-10 000
0 X (祄)
10 000
2000 祄
20 000
Y (祄)
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散射光
弹性散射（频率不发生改变-瑞利散射）
非弹性散射（频率发生改变-拉曼散射）
瑞利散射
lscatter= llaser
llaser
拉曼散射
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lscatter> llaser
拉曼散射原理
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D-band Info on defects
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石墨烯的拉曼光谱
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石墨烯的拉曼光谱成像
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Intensity (A.U.)
拉曼是物质的指纹光谱
2000200000 1500150000 1000100000
50050000
甲醇vs. 乙醇
OH Bending
CCO modes
Skeletal Bending
CH3 and CH2 Bending Modes
CH3 Stretching Modes
2-什么是拉曼光谱?
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时间和发现人
1928 年，印度科学家C.V Raman in首先在CCL4光谱 中发现了当光与分子相互作用后，一部分光的波长 会发生改变（颜色发生变化），通过对于这些颜色 发生变化的散射光的研究，可以得到分子结构的信 息，因此这种效应命名为Raman效应。
400
450
500
550
Raman Shift (cm-1)
利用不同波长激光在样品中穿透深度不同，得到各 深度层的信息。该样品表面为多晶硅，往深度方向晶 化程度降低，逐渐变为非晶硅。
穿透深度 (nm)
325nm 458nm
488nm
非晶硅
9.4
53
81
单晶硅
8.2
456
717
*以上穿透深度由材料的消光系数计算所得 感谢南开大学硅薄膜太阳电池产学研基地，段苓伟老师提供样品数据。
OH stretching
00
505000
10100000
15150000
20200000
25250000
30300000
35350000
ni = no-n (cm-1)
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不同碳材料的拉曼光谱
同样元素 不同结构
GC: Glassy Carbon DC: Disordered Carbon µG: microcrystalline Graphite G: Graphite D: Diamond
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核心技术 : 衍射光栅
等离子刻蚀全息光栅
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光谱仪的心脏——光栅
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Provided by Prof. D. Mukherjee, Director of Indian Association for the Cultivation of Science
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什么是拉曼散射?
光散射的过程：激光入射到样品，产生散射光。
碳纳米管研究
3.0
Tangential Modes (G-Modes)
Electronic
2.5
properties
Tube Diameter
2.0
Radial Breathing Mode
1.5
Intensity (cnt/sec)
1.0
0.5
0.0
500
1 000
1 500
2 000
Raman Shift (c-m1)
(高分辨拉曼光谱仪)
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高分辨率光学系统－长焦长
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调节仪器分辨率的因素－光栅刻线
仪器： LabRAM HR 激发波长：514nm 光栅： 1800gr/mm
[1] Samuel H. Margueron, et al., Journal of Crystal Growth 310 (2008)5321–5326.
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吉林大学样品
7 000 红色：普通分辨率结果 兰色：高分辨率结果
6 000
5 000
CaCO3-1800 CaCO3-600
CaCO3-1800 CaCO3-600
4 000
3 000
2 000
1 000
0 200
190
200
210
220
230
240
Raman Shift (cm -1)
400
600
高温原位拉曼测试
可观察到强烈 的黑体辐射
2010年12月摄于西安交通大学
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3-拉曼光谱仪的工作原理
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拉曼光谱测量原理
光栅
探测器
滤光片
激光
样品
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00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
350
晶化率——非晶硅、多晶硅
激发波长：
325nm, 458nm, 488nm
480 514
多晶硅 非晶硅
在制备非晶硅或多 晶硅薄过程中，不同 深度处的晶化程度可 能不同。
分辨率高 标定峰位峰面积更准确
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分辨率高 数据点多 描述峰位准确
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影响仪器分辨率的主要因素－焦长
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我们能够从拉曼光谱中得到什么信息？
定性的信息 :物质鉴定、结构、晶型、结晶度等 定量的信息:可以通过光谱校正,得到准确的应力大小和浓度分布
Band postion
band Position shift
Intensity
Band Width
Raman shift
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全系列拉曼光谱仪
Detector plane
l1 Detector plane
l2 F1=300mm
l1
—多种焦长仪器可选择
l2 F2= 800mm
XPloRA
Aramis
HR 800
T64000
U1000
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LabRAM HR
碳纳米管研究
3.0
Tangential Modes (G-Modes)
Electronic
2.5
properties
Tube Diameter
2.0
Radial Breathing Mode
1.5
Intensity (cnt/sec)
1.0
0.5
0.0
500
1 000
1 500
2 000
Raman Shift (c-m1)
1923: The company becomes A. Jobin & G. Yvon
1997: HORIBA acquired Jobin Yvon 2004: “ One Company Project ” , Jobin Yvon
became
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公司简介
HORIBA Jobin Yvon—a member of HORIBA Scientific
Jobin Yvon成立于 1819 年 ▪ 总部: 法国 ▪ 5大主要产品线 拉曼光谱仪 椭偏光谱仪 荧光光谱仪 光学元件 元素分析等
在北京、上海、广州设有直接的分支机构 北京-拉曼光谱仪应用中心