拉曼光谱与傅里叶变换红外（FTIR）光谱提供有关化学与生物样品的结构与成分的分子信息。由于制约每一项技术的基本原理相同，因此两者都可以产生补充信息。然而，通常一项技术是更好的选择，具体取决于应用的性质。

①. 拉曼光谱可产生关于分子内与分子间振动的信息。前者提供了分子中原子特定振动的光谱特征，对于识别物质、形态与分子主链构型等很有价值。后者产生关于较低频率模式的信息，这些信息体现了晶格结构与多晶型物。

②.红外光谱的最大价值在于能够探测光谱的“指纹区域”，在此区域内，分子内振动定义明确，并且具有很强的原子键合特性。

对这两种技术进行区分的一个实例是对结晶过程的研究，其中拉曼光谱分析固态晶型，红外光谱同时测量液相特性，如过饱和度。

拉曼与红外光谱测量哪些类型的能量？

拉曼：拉曼效应较弱（通常称为千万分之一），这与单色光（激光）的光子与导致非弹性光子释放的分子相互作用时发生的能量事件有关。

当光子与分子相互作用时，电子可能会被激发到更高的能量级别（即激发虚态），但不会完全发生电子跃迁。然后电子可以弛豫到与入射能量不同的振动能级。入射光子的能量与散射光子的能量之间差异称作拉曼位移。分子与光的相互作用会引起分子电子云的移动，从而导致极化率发生变化。分子具有与极化率发生变化的分子内键相关的特定能量跃迁，并且这些变化会造成拉曼活性模式。拉曼位移的频率与被激发的键类型有关，此拉曼峰的强度与这些键的数量成正比。

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红外：红外（IR）光谱是一种更强大的技术，它依赖于分子以与其基本振动相对应的频率对光的吸收。具有强偶极官能团的分子在红外光谱中显示出强峰值，而具有弱偶极且容易发生极化率变化的官能团在拉曼光谱中显示出强峰值。

分子中原子的运动具有与其键强度相关的固有振动频率。当键的振动频率等于对准其的红外辐射频率时，键将吸收辐射。分子键吸收的特定红外频率产生该分子的红外光谱。

拉曼光谱的优点与局限性是什么？

优点：由于拉曼光谱仪通常使用可见光/近红外区域内的激光，因此可使用柔性硅光纤电缆传输能量、激发分子和收集散射辐射。进行拉曼测量时，可将浸入式探头直接插入反应器，经由非接触式探头穿过石英或硅窗口，甚至可以在流动化学中使用的流通池中进行。拉曼光谱对于极端反应条件下的测量非常有用，例如在研究催化剂和催化反应时通常需要的条件。由于羟基键不是特别具有拉曼活性，因此水介质中的拉曼光谱很直观。

在反应分析方面，拉曼光谱对某些官能团以及C-C键合非常敏感，因此可以提供独特的分子指纹。测量较低频率的拉曼位移使得该技术对于晶格结构敏感，这有助于研究多晶型。当在结晶过程研究中从溶液中形成固体晶体时，可以对晶体结构进行定性或定量分析。

局限性：许多化合物不具有拉曼活性，对于具有拉曼活性的一些化合物，它们可能会在近红外区与/或可见光激光频率下发出荧光。荧光对于拉曼光谱来说尤其成问题，因为它的信号比拉曼散射强几个数量级，通常会导致拉曼信号被覆盖。

一般而言，拉曼是一种非破坏性技术，适用于多种样品形式（如溶液、固体、凝胶与薄膜）。拉曼光谱可提供高度特异性的化学信息，无需进行样品制备即可进行测量。

红外光谱的优点和局限性是什么？

优点：作为一种吸收光谱法，红外信号通常很强，并且可以使用单变量或多变量化学计量方法进行校准，以进行定量测量。指纹区的红外光谱带分配为人熟知，这使得FTIR光谱对于了解分子结构非常有用。有大量的红外数据库可用，方便搜索与识别化合物。ATR（衰减全反射）-IR法对于监测反应非常有用，因为颗粒、气泡和其他潜在干扰物不会影响对反应溶液的测量。红外光谱不受荧光的影响，也不会像拉曼光谱那样加热或热分解样品。基于ATR的流通池与插入式探头可分别用于在线测量，提供反应进程的信息，如反应开始、反应结束、反应中间体、动力学等。由于红外光谱在光谱的指纹区域内运行，因此对于确定反应组分（包括瞬时中间体）的特性非常有用。

局限性：由于水会强烈吸收中红外辐射，因此水溶液的测量对于传统的透射红外来说可能是个问题，不过使用ATR-IR技术可以缓解这一问题。ATR-IR技术可实现液相监测，而异质溶液中的颗粒不会影响测量。由于ATR浸没式与流通池的光程很短（约14微米），因此可以轻松监测强红外吸收组分（如DMSO、NCO等），而传统的红外透射光谱法由于信号饱和（非线性测量），因此不实用。

FT-IR技术规格

检测到信号：红外吸收 检测到元素：分子官能团（NOT元素） 检测限：1-10wt％（已知组分的定量）； 5-20％（识别未知成分） ATR深度解析：〜0.1-1微米 传输FTIR：红外光穿过整个样品 成像：FTIR没有映射 横向分辨率/探针尺寸：> 15-50微米

一般情况下，红外光谱适用于液体样品（ATR-IR），可提供高度特异性的化学信息，并且无需制备样品即可进行测量。

拉曼与FTIR仪器之间的区别是什么？

这两种技术的仪器与样品接口在方法上相似，但在细节上有所不同。

拉曼光谱仪使用激光作为光源（通常为可见光或近红外激光），而红外光谱仪通常使用黑体辐射体（如辉光条）提供中红外区域的能量。

此外，这两种光机系统的不同之处在于，拉曼光谱仪使用带有高灵敏度CCD检测器的全息光栅，FTIR光谱仪使用干涉仪提供由热释电（DTGS）或更灵敏的光子（MCT）检测器检测的调制辐射。

这两种技术均使用光纤探头进行原位反应监测。对于拉曼，光纤由二氧化硅组成，长度从几米（2米）到数米（50米以上）或数千米不等。红外光纤探头由传输中红外辐射的材料制成，如硫属化物玻璃或卤化银（AgX），由于光纤材料对红外能量的自然衰减，因此长度有限（<4 m） 。FTIR光谱中样品与探头之间的界面是由钻石或硅晶体制成的内部反射ATR传感器，而用于原位拉曼测量的样品界面则使用蓝宝石透镜将激光聚焦在蓝宝石透镜/样品界面附近的点位。

发布于：美国