C.V. Raman (1888. 11. 7 – 1970. 11. 21):  An Indian physicist. He carried out ground-breaking work in the field of light scattering, which earned him the 1930 Nobel Prize for Physics. He discovered that when light interacts with a material, some of the scattered light changes wavelength. This phenomenon, subsequently known as Raman scattering, results from the Raman effect.

라만분광의 원리

단일 진동수의 빛이 물질계의 진동, 회전운동, 기타의 소여기상태와 상호작용하면서 진동수가 변하여 비탄성 산란하는 현상을 라만 산란이라고 한다. 라만 산란광에는 원래의 빛과는 다른 진동수의 빛들이 섞이게 되는데, 이들을 분광하면 그 물질 고유의 라만 스펙트럼을 측정할 수 있다. 라만 스펙트럼은 물질마다 고유하므로 미지 물질을 동정하는데 이용된다. 뿐만 아니라, 라만 스펙트럼에 대한 분석을 통해 물질의 물리, 화학적 변화도 관찰할 수 있다. 광원의 처음 진동수와, 물질과 상호작용한 후의 나중 진동수의 차이가 라만 스펙트럼으로 나타난다.

단일 진동수의 빛으로는 레이저가 이용된다. 여러가지 광학소자와 현미경, 분광기, 광검출기 등이 결합되어 극히 작은 시료도 측정할 수 있는 마이크로 라만분광시스템을 이룬다. 

라만산란의 원리


라만시스템 개략도

라만분광측정의 장점

  • 비파괴측정이다.

  • ​미지 물질을 동정(Identification)한다.

  • ​기체, 액체, 고체 상태의 시료를 모두 측정할 수 있다.

  • 대부분 시료의 전처리가 필요없다.

  • 높은 공간분해능 (~ μm)을 가지므로 극히 미량의 시료만으로도 분석할 수 있다.

  • 수분의 영향을 거의 받지 않는다.

What is Raman Spectroscopy?

  • Spectroscopy studies the interaction of electromagnetic waves and materials. Raman spectroscopy studies the properties of materials by the observation of the change of vibrational states of materials. It uses monochromatic light as excitation source. Most of the incident monochromatic light scatters elastically (Rayleigh scattering), but very small portion of the light leads the material to a virtual state for a very short time, then scatters immediately with lower or higher frequencies. The former is called Stokes scattering and the latter, anti-Stokes scattering. It occurs when the polarizabilities of molecules change during the vibrational transition by the excitation light. These properties are characteristic for each material. Through Raman spectra, materials not only can be identified, but also give the information of both physical and chemical changes.

Advantages of Raman Measurement

  • Nondestructive

  • ​Identification of materials

  • ​Can measure all state of samples (gas, liquid, solid)

  • Pretreatment of samples are not required in most cases

  • Effect of water is negligible in most cases

  • Samples of very tiny sizes (~ μm) are measurable by micro-Raman spectroscopy

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