
【化】 Fourier (transform) Ramman spectroscopy
傅裡葉變換拉曼光譜學(Fourier Transform Raman Spectroscopy,FTRS)是一種結合拉曼散射效應與傅裡葉變換技術的分子振動光譜分析方法。其核心原理是通過測量物質受激發後産生的非彈性散射光,結合傅裡葉變換數學工具($$ mathcal{F}{f(t)} = int_{-infty}^{infty} f(t)e^{-iomega t} dt $$),将時域信號轉換為頻域光譜,從而解析分子鍵振動模式及化學結構信息。
該方法相較于傳統拉曼光譜具有兩大優勢:
主要應用領域包括:
該技術名稱的漢英對照為:
中文全稱:傅裡葉變換拉曼光譜學
英文全稱:Fourier Transform Raman Spectroscopy
英文縮寫:FTRS
專業定義可參考ISO 18473-3:2020标準中關于分子光譜學術語的規範化描述。
傅裡葉變換拉曼光譜學(Fourier Transform Raman Spectroscopy, FT-Raman)是一種結合拉曼散射效應與傅裡葉變換技術的分析方法,主要用于分子結構和化學組成的非破壞性檢測。以下從原理、技術特點和應用三方面詳細解釋:
拉曼散射基礎
拉曼光譜基于光子與分子振動/轉動能級的非彈性散射。當入射光(頻率為$
u_0$)與分子相互作用時,會發射頻率為$
u_0 pm
u_1$的光子,分别對應斯托克斯線(分子吸收能量)和反斯托克斯線(分子釋放能量)。
通過分析這些散射光的頻移,可獲取分子振動/轉動能級信息,進而推斷物質結構。
傅裡葉變換的作用
傅裡葉變換是一種将時域信號轉換為頻域信號的數學工具,通過分解複雜波形為多個正弦/餘弦波的疊加,提取頻率成分()。
在FT-Raman中,幹涉儀生成的幹涉圖(時域信號)經傅裡葉變換後,被轉換為拉曼光譜圖(頻域信號),從而避免傳統色散型光譜儀的光栅分光步驟。
高信噪比與分辨率
傅裡葉變換通過多次掃描疊加幹涉信號,顯著提升信噪比;同時,其數學算法可精确分離頻域成分,提高光譜分辨率。
抑制熒光幹擾
采用近紅外激光(如1064nm)作為激發光源,減少熒光效應;傅裡葉變換進一步通過頻域分析區分拉曼信號與寬譜熒光背景。
快速測量
利用快速傅裡葉變換(FFT)算法,可高效處理大量數據,縮短檢測時間。
傅裡葉變換的數學表達式為:
$$
F(omega) = int_{-infty}^{infty} f(t) e^{-iomega t} dt
$$
其中,$f(t)$是時域信號,$F(omega)$是頻域信號,$omega$為角頻率。
傅裡葉變換拉曼光譜學通過數學工具與光學技術的結合,實現了高精度、非破壞性的物質分析,廣泛應用于科研與工業領域。
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