
【化】 Fourier (transform) Ramman spectroscopy
傅里叶变换拉曼光谱学(Fourier Transform Raman Spectroscopy,FTRS)是一种结合拉曼散射效应与傅里叶变换技术的分子振动光谱分析方法。其核心原理是通过测量物质受激发后产生的非弹性散射光,结合傅里叶变换数学工具($$ mathcal{F}{f(t)} = int_{-infty}^{infty} f(t)e^{-iomega t} dt $$),将时域信号转换为频域光谱,从而解析分子键振动模式及化学结构信息。
该方法相较于传统拉曼光谱具有两大优势:
主要应用领域包括:
该技术名称的汉英对照为:
中文全称:傅里叶变换拉曼光谱学
英文全称:Fourier Transform Raman Spectroscopy
英文缩写:FTRS
专业定义可参考ISO 18473-3:2020标准中关于分子光谱学术语的规范化描述。
傅里叶变换拉曼光谱学(Fourier Transform Raman Spectroscopy, FT-Raman)是一种结合拉曼散射效应与傅里叶变换技术的分析方法,主要用于分子结构和化学组成的非破坏性检测。以下从原理、技术特点和应用三方面详细解释:
拉曼散射基础
拉曼光谱基于光子与分子振动/转动能级的非弹性散射。当入射光(频率为$
u_0$)与分子相互作用时,会发射频率为$
u_0 pm
u_1$的光子,分别对应斯托克斯线(分子吸收能量)和反斯托克斯线(分子释放能量)。
通过分析这些散射光的频移,可获取分子振动/转动能级信息,进而推断物质结构。
傅里叶变换的作用
傅里叶变换是一种将时域信号转换为频域信号的数学工具,通过分解复杂波形为多个正弦/余弦波的叠加,提取频率成分()。
在FT-Raman中,干涉仪生成的干涉图(时域信号)经傅里叶变换后,被转换为拉曼光谱图(频域信号),从而避免传统色散型光谱仪的光栅分光步骤。
高信噪比与分辨率
傅里叶变换通过多次扫描叠加干涉信号,显著提升信噪比;同时,其数学算法可精确分离频域成分,提高光谱分辨率。
抑制荧光干扰
采用近红外激光(如1064nm)作为激发光源,减少荧光效应;傅里叶变换进一步通过频域分析区分拉曼信号与宽谱荧光背景。
快速测量
利用快速傅里叶变换(FFT)算法,可高效处理大量数据,缩短检测时间。
傅里叶变换的数学表达式为:
$$
F(omega) = int_{-infty}^{infty} f(t) e^{-iomega t} dt
$$
其中,$f(t)$是时域信号,$F(omega)$是频域信号,$omega$为角频率。
傅里叶变换拉曼光谱学通过数学工具与光学技术的结合,实现了高精度、非破坏性的物质分析,广泛应用于科研与工业领域。
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