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拉曼光谱是一种基于拉曼散射的光谱学方法。从1923年A. Smekal首先提出光的非弹性散射现象,1928年C.V. Raman 和 K.S. Krishnan通过试验观察到拉曼散射现象开始,拉曼光谱的研究发展至今已接近一百年。
由于拉曼光谱对各种物理状态下的样品都可以进行检测,被广泛应用于提供化学结构和物理形态的信息、从特征光谱图(类似“指纹”)识别物质、定量或半定量测定样品中物质的含量等领域。
近年来,随着电子学、光学和化学计量学的迅猛发展,以及光谱检测器的设计、软件、数据分析和克服干扰的能力等方面的改进,尤其是适用于恶劣环境的小型便携式拉曼光谱仪的出现,拉曼光谱的应用研究取得了长足进步,这些研究也为许多有趣而富有挑战性的问题提供了解决方案。
▲ 在手持式拉曼系统中使用的小型单色仪
<点击可查看大图>
1~3—入口;4—镜面;5—光栅装置;
6—聚焦镜;7~10—检测器
(与图2-1中的布局相比,这种设置使光栅和CCD之间的距离更长,增加了在一个小单元中可能的色散。
图片来源:Ocean Optics友情提供。)
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《现代拉曼光谱》一书是为刚开始接触拉曼光谱的人员提供必要的知识,以帮助他们更有效地使用该技术。为了使读者更容易进行拉曼光谱的检测和解析,本书前几章主要阐述了基本理论和实践建议。
对于对拉曼技术已经有深入理解的人来说,拉曼散射是一项非常丰富的技术,能够提供独特的信息,可以帮助研究人员以独特的视角来研究具体问题。尤其是对于那些有着广泛知识背景的读者,在写作过程中选择呈现哪些理论是一个艰难的选择。
在展示理论是如何发展时,我们尽可能少用方程式,并有意将这些方程式放在介绍基本概念的章节之后。我们重点研究了分子的极化率,即控制强度的分子性质。方程式不涉及推导过程,仅用于解释,因此即使读者不懂数学,也能够理解得出的结论,而对数学感兴趣的读者,则可以使用这个框架进行深入的研究,从而进一步理解选择定则、共振拉曼散射和现代文献中的一些语言。
表面增强拉曼散射在已发拉曼散射论文中占比较大,并广泛应用于现代发展,因此,本书有一整章用于阐述该技术。为了让读者快速了解拉曼散射的主要应用领域,我们在最后两章介绍了性能更好的新技术并提出了很多建议。其中一些新技术因价格过高而不太普及,但如果持续改进,它们将很有可能变得更易应用。所以,读者都应该了解这些新技术的优势所在。
我们希望那些对拉曼光谱学产生兴趣或重拾兴趣的人,能够快速地从前两章内容中对其有进一步的了解。此外,希望他们能受到拉曼光谱技术简洁和信息内容的启发,进一步深入了解本书的其余部分,并探索拉曼光谱在更复杂领域的应用潜力。
本书不仅适合高等院校化学相关专业的研究生、本科生及老师阅读,同时对从事化学分析、光谱学研究、检测检验和材料学研究的技术人员、科研人员和管理人员来说也是一本非常有价值的参考书。
现代拉曼光谱
(原著第2版)
图书信息简介
「国外引进版经典图书·全彩精装」
「拉曼光谱分析方法、仪器与应用全介绍」
(英)尤恩·史密斯(Ewen Smith)、(英)杰弗里·登特(Geoffrey Dent) 著
上海化工院检测有限公司,上海化工研究院有限公司 组织翻译
商照聪 薛晓康 储德韧 等译
责任编辑:卢萌萌
书号:978-7-122-41342-0
定价:158.00元
全书共分为三个部分7章。
第一部分(第1章、第2章)介绍了拉曼光谱的基本理论和如何使用拉曼光谱;第二部分(第3~第5章)详细阐述了拉曼光谱理论、共振拉曼散射与普通拉曼散射的区别、表面增强拉曼散射和表面增强共振拉曼散射的原理和应用;第三部分(第6章、第7章)介绍了拉曼光谱分析技术的主要应用领域和前沿研究。纵观全书,内容系统全面,理论体系严谨,注重理论与实践的结合。
# 译者简介 #
商照聪,上海化工研究院有限公司党委副书记、总经理、院长,博士研究生,正高级工程师。长期从事肥料质量标准化与检测以及危险化学品分类鉴定科研与管理工作,在拉曼光谱推广应用中致力于图谱数据库建设和识别算法的研究。现任国家化学品及制品安全质检中心、国家化肥质检中心(上海)主任,上海化学品公共安全工程技术研究中心主任,全国肥料和土壤调理剂标准化技术委员会(SAC/TC105)秘书长。担任第一届国家危险废物鉴别专家委员会委员、全国环境损害司法鉴定机构登记评审专家库专家等多个国家部委专家委员。
近年来,他组织承担了包括国家科技部、上海市科委在内的30多项科研项目;作为负责人承担了国家重点研发计划项目子课题《增效复混肥料产品和增效剂标准研究与制定》、上海市经信委《工业爆炸安全检验检测监控能力改造提升》项目、上海市科委《上海市危险化学品分类鉴定及应急救援检测专业技术服务平台》项目、上海市国资委《土壤污染综合评估体系建立及淋洗修复技术与设备研发》等项目。作为课题负责人、核心骨干参加化学品安全分类鉴定相关的“十一五”、“十二五”、“十三五”国家科技支撑项目等。
# 目录预览 #
第1章
绪论001-017
1.1 概述002
1.2 拉曼散射的发现002
1.3 基本理论002
1.4 分子振动007
1.5 基团振动010
1.6 拉曼光谱的基础解析012
1.7 小结017
参考文献017
第2章
拉曼光谱实验019-0652.1 概述020
2.2 拉曼实验仪器的选择020
2.3 透射拉曼散射和空间偏移拉曼散射026
2.4 样品的制备与处理027
2.4.1 样品的制备与安装
——光学因素的影响028
2.4.2 样品的处理031
2.5 安装实验样品的配件036
2.5.1 小纤维制品、薄膜、液体和
粉末样品036
2.5.2 温控池和压力池036
2.5.3 薄膜、样品表面和催化剂
在拉曼光谱实验中的特殊应用037
2.5.4 反应池、流通池、样品转换器的
自动安装039
2.6 光纤耦合和波导管041
2.7 显微技术043
2.7.1 显微拉曼043
2.7.2 实验样品光谱的深度解析044
2.7.3 拉曼光谱成像046
2.8 拉曼光谱仪的校准049
2.9 实验数据的处理、呈现和样品的
定量分析051
2.9.1 光谱数据的处理051
2.9.2 拉曼光谱的呈现方式055
2.9.3 实验样品的定量分析055
2.10 实验样品的定性分析方法058
2.10.1 解析未知样品的拉曼光谱时
需要考虑的因素058
2.10.2 计算机辅助样品拉曼光谱定性解析061
2.10.3 数据传输和交换的光谱格式063
2.11 小结064
参考文献064
第3章
拉曼光谱理论067-087
3.1 概述068
3.2 吸收和散射068
3.3 系统状态与胡克定律070
3.4 基本选择定则072
3.5 振动数量和对称性072
3.6 互斥规则074
3.7 极化率074
3.8 极化性测量078
3.9 对称元素和点群082
3.10 晶格模式085
3.11 小结086
参考文献087
第4章
共振拉曼散射089-103
4.1 概述090
4.2 基本过程090
4.3 共振拉曼散射和普通拉曼散射的
主要区别091
4.3.1 强度增强091
4.3.2 Franck Condon散射和
Herzberg Teller散射093
4.3.3 泛频峰096
4.3.4 波长的影响097
4.3.5 电子信息098
4.4 实际应用100
4.5 小结103
参考文献103
第5章
表面增强拉曼散射和表面增强共振拉曼散射105-131
5.1 概述106
5.2 电磁增强和电荷转移增强109
5.2.1 电磁增强110
5.2.2 电荷转移或化学增强114
5.2.3 表面增强拉曼散射过程的各个阶段117
5.3 表面增强共振拉曼散射(SERRS)118
5.4 选择定则119
5.5 表面化学121
5.6 基底122
5.7 定量分析与复合检测127
5.8 小结130
参考文献130
第6章
现代拉曼光谱的应用133-175
6.1 概述134
6.2 无机物、矿物及环境分析134
6.3 艺术和考古学138
6.4 聚合物和乳液139
6.4.1 概述139
6.4.2 聚合物的定性分析140
6.4.3 聚合物的定量分析143
6.5 染料和颜料143
6.5.1 拉曼光谱在分析有色分子中的应用143
6.5.2 原位分析145
6.5.3 偶氮染料互变异构的拉曼光谱分析147
6.5.4 染料的多态性148
6.6 电子应用148
6.7 生物学和临床医学153
6.8 制药领域156
6.9 法医学158
6.10 过程分析与反应跟踪161
6.10.1 概述161
6.10.2 电子和半导体161
6.10.3 PCl3生产监测162
6.10.4 二氧化钛的锐钛矿型和金红石型162
6.10.5 聚合物和乳液162
6.10.6 医药行业164
6.10.7 固相有机合成/组合化学164
6.10.8 发酵工业165
6.10.9 气体165
6.10.10 催化剂166
6.10.11 核工业168
6.11 小结168
参考文献169
第7章
先进拉曼散射技术177-203
7.1 概述178
7.2 柔性光学178
7.3 空间分辨率182
7.4 脉冲激光仪和可调谐激光仪185
7.5 针尖增强拉曼散射(TERS)和近场光学显微镜(SNOM)191
7.6 单分子测量194
7.7 时间分辨散射194
7.8 荧光抑制196
7.9 拉曼光活性198
7.10 UV激发200
7.11 小结202
参考文献203
附录 无机化合物的谱带位置表205
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反映现代有机化学反应机理
新方法、新理论和新知识
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编辑 | 小帮
内容来源 | 本书内容节选