Просмотр кода страницы Рамановская спектроскопия

[[Файл:Illustr Raman.svg|thumb|400px|Диаграмма уровней энергии, показывающая состояния, участвующие в спектрах комбинационного рассеяния]]
'''Рамановская спектроскопия''' или '''спектроскопия комбинационного рассеяния''' — это [[Спектроскопия|спектроскопический]] метод исследования, используемый для определения [[Нормальные колебания|колебательных мод]] молекул и вибрационных мод в твёрдых телах, который также служит для определения вращательных и других низкочастотных мод систем<ref name="Gardiner">{{Cite book|last=Gardiner|first=D.J.|title=Practical Raman spectroscopy|publisher=[[Springer-Verlag]]|date=1989|isbn=978-0-387-50254-0}}</ref>. Рамановская спектроскопия обычно используется в химии для получения структурных «отпечатков пальцев», по которым можно идентифицировать молекулы. Метод назван в честь индийского физика [[Чандрасекхара Венката Раман|Ч. В. Рамана]].

Рамановская спектроскопия основана на [[Неупругое рассеяние|неупругом рассеянии]] фотонов, известном как [[Комбинационное рассеяние света|комбинационное рассеяние]]. В современных спектрометрах используется источник [[Монохромное изображение|монохроматического]] света, обычно от [[лазер]]а в [[Видимое излучение|видимом]], [[Инфракрасное излучение|ближнем инфракрасном]] или [[Ультрафиолетовое излучение|ближнем ультрафиолетовом]] диапазоне, хотя также можно использовать [[Рентгеновское комбинационное рассеяние|рентгеновские лучи]]. Лазерный свет взаимодействует с колебаниями атомов в молекулах, [[фонон]]ами или другими возбуждениями в системе, в результате чего энергия лазерных фотонов смещается в область высоких или низких значений. Сдвиг энергии даёт информацию о колебательных модах в системе. [[Инфракрасная спектроскопия]] обычно даёт аналогичную, но и дополнительную информацию.

При измерениях спектра образец освещается лазерным лучом. Электромагнитное излучение от освещённого пятна собирается [[Линза|линзой]] и проходит через [[монохроматор]]. Упругое рассеянное излучение на длине волны, соответствующей лазерной линии ([[рэлеевское рассеяние]]), отфильтровывается либо [[Полосно-заграждающий фильтр|режекторным фильтром]], либо краевым фильтром, либо полосовым фильтром, в то время как остальная часть собранного света попадает в детектор.

Спонтанное [[комбинационное рассеяние света]] обычно очень слабое; в результате в течение многих лет основная трудность при измерении спектров комбинационного рассеяния заключалась в разделении слабого неупруго-рассеянного света от интенсивного рэлеевского рассеянного лазерного света (так называемое «подавление лазерного излучения»). Исторически сложилось так, что рамановские [[спектрометр]]ы использовали [[Голографическая решетка|голографические решётки]] и нескольких ступеней дисперсии для достижения высокой степени подавления лазерного излучения. В прошлом использовались [[Фотоумножитель|фотоумножители]] в качестве детекторов для систем с дисперсионным комбинационным рассеиванием, что приводило к длительному времени сбора данных. Однако в современных приборах почти повсеместно используются [[Полосно-заграждающий фильтр|режекторные или краевые фильтры]] для подавления лазерного излучения. Сейчас дисперсионные одноступенчатые спектрографы (аксиально-пропускающие или [[Монохроматор|монохроматоры Черни — Тёрнера]]) в паре с [[ПЗС|детекторами ПЗС]] наиболее распространены, хотя [[Фурье-спектроскопия|спектрометры с преобразованием Фурье]] также используются с инфракрасными лазерами.

Название «рамановская спектроскопия» обычно относится к колебательному комбинационному излучению с использованием длин волн лазера, которые не поглощаются образцом. Существует множество других вариаций рамановской спектроскопии: [[поверхностно-усиленная рамановская спектроскопия]], [[Комбинационное рассеяние света|резонансное комбинационное рассеяние света]], когерентная анти-стоксовая рамановская спектроскопия, спектроскопия комбинационного рассеяния с усилением наконечника, поляризованное комбинационное рассеяние, [[Комбинационное рассеяние света|вынужденное комбинационное рассеяние]], комбинационное рассеяние света с пропусканием, комбинационное рассеяние с пространственным смещением и [[Комбинационное рассеяние света|гиперкомбинационное рассеяние]].

== Теория ==
Величина эффекта комбинационного рассеяния коррелирует с поляризуемостью электронных облаков в молекуле. Это форма неупругого [[Рассеяние частиц|рассеяния света]], когда [[фотон]] возбуждает образец, то есть переводит молекулу в состояние с [[Виртуальное состояние (физика)|виртуальной энергией]] на короткое время перед испусканием фотона. Неупругое рассеяние означает, что энергия испускаемого фотона либо ниже, либо выше, чем энергия падающего фотона. После события рассеяния молекула находится в другом [[Жесткий ротор|вращательном]] или [[Молекулярные колебания|колебательном состоянии]].

Чтобы полная энергия системы оставалась постоянной после того, как молекула переходит в новое [[Ровибронная муфта|ровибронное]] (вращательно-колебательно-электронное) состояние, рассеянный фотон изменяет свою энергию и, следовательно, частоту. Эта разность энергий соответствует разнице между начальным и конечным ровибронными состояниями молекулы. Если конечное состояние имеет более высокую энергию, чем начальное состояние, то рассеянный фотон будет смещён в состояние с низкой частотой (более низкую энергию), так что полная энергия останется прежней. Этот сдвиг частоты называется [[Стоксов сдвиг|стоксовым сдвигом]] или понижением частоты. Если конечное состояние имеет более низкую энергию, то рассеянный фотон перейдёт в состояние с более высокой частотой, что называется антистоксовым сдвигом или повышением частоты.

Для того чтобы молекула проявляла эффект комбинационного рассеяния, необходимо изменить её диполь-дипольную поляризуемость относительно переменной координаты, соответствующей ровибронному состоянию. Интенсивность комбинационного рассеяния света пропорциональна этому изменению поляризуемости. Следовательно, спектр комбинационного рассеяния (интенсивность рассеяния как функция частотных сдвигов) зависит от ровибронных состояний молекулы.

Эффект комбинационного рассеяния основан на взаимодействии между электронным облаком образца и внешним электрическим полем монохроматического света, которое может создавать индуцированный дипольный момент внутри молекулы на основе её поляризуемости. Поскольку лазерный свет не возбуждает молекулу, реального перехода между уровнями энергии не происходит<ref>{{Cite book|title=Spectroscopy for the biological sciences|url=https://archive.org/details/spectroscopyforb0000hamm|last=Hammes|first=Gordon G.|date=2005|publisher=Wiley|isbn=9780471733546}}</ref>. Эффект комбинационного рассеяния не следует путать с излучением ([[Флуоресценция|флуоресценцией]] или [[Фосфоресценция|фосфоресценцией]]), при котором молекула в возбуждённом электронном состоянии излучает фотон и возвращается в основное электронное состояние, во многих случаях из колебательно-возбуждённого состояния на поверхность постоянной потенциальной энергии основного электронного состояния. Рамановское рассеяние также контрастирует с поглощением в инфракрасном (ИК) диапазоне, когда энергия поглощённого фотона соответствует разнице в энергии между начальным и конечным ровибронными состояниями. Зависимость комбинационного рассеяния от производной диполь-дипольной поляризуемости также отличается от ИК-спектроскопии, которая зависит от производной электрического дипольного момента, тензора поляризации атомов. Эта контрастирующая особенность позволяет анализировать ровибронные переходы, которые могут не быть активными в ИК-диапазоне, с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния, что демонстрируется [[Правило взаимного исключения|правилом взаимного исключения]] в случае [[Центральная симметрия|центросимметричных молекул]]. Переходы, которые имеют большую интенсивность комбинационного рассеяния, часто имеют слабую ИК-интенсивность, и наоборот. Если связь сильно поляризована, небольшое изменение её длины, которое происходит во время вибрации, имеет лишь небольшое влияние на поляризацию. Колебания с участием полярных связей (например, CO, NO, OH), следовательно, являются сравнительно слабыми рамановскими рассеивателями. Однако такие поляризованные связи несут свои электрические заряды во время колебательного движения (если не нейтрализованы факторами симметрии), и это приводит к большему изменению суммарного дипольного момента во время колебания, создавая сильную полосу ИК-поглощения. И наоборот, относительно нейтральные связи (например, CC, CH, C = C) испытывают большие изменения поляризуемости во время вибрации. Однако на дипольный момент не влияет аналогичным образом, так что, хотя колебания, включающие преимущественно этот тип связи, являются сильными рамановскими рассеивателями, они являются слабыми в ИК-диапазоне. Третий метод колебательной спектроскопии, неупругое некогерентное рассеяние нейтронов (IINS), можно использовать для определения частот колебаний в высокосимметричных молекулах, которые могут быть неактивными как в инфракрасном, так и в рамановском диапазонах. Правила выбора IINS или разрешённые переходы отличаются от правил IR и рамана, поэтому эти три метода дополняют друг друга. Все они дают одинаковую частоту для данного колебательного перехода, но относительные интенсивности предоставляют разную информацию из-за разных типов взаимодействия между молекулой и падающими частицами, фотонами для ИК и комбинационного рассеяния света и нейтронами для IINS.

== История ==
[[Файл:CV Raman 1971 stamp of India.jpg|thumb|300px|Портрет Ч. В. Рамана (слева) и раман-спектр [[тетрахлорметан]]а (справа вверху) на [[почтовая марка|почтовой марке]] [[Индия|Индии]] 1971 года{{Скотт|548}}<ref>{{книга|заглавие=Confocal Raman Microscopy|ответственный=Jan Toporski, Thomas Dieing, Olaf Hollricher (Eds.)|издательство=Springer|год=2018|издание=Second Edition|язык=en|страницы=20|isbn=978-3-319-75378-2|}}</ref>]]
Хотя неупругое рассеяние света было предсказано [[Адольф Смекаль|Адольфом Смекалем]] в 1923 году<ref>{{Cite journal|author=Smekal|first=A.|year=1923|title=Zur Quantentheorie der Dispersion|journal=Die Naturwissenschaften|volume=11|issue=43|pages=873–875|doi=10.1007/BF01576902|bibcode=1923NW.....11..873S}}</ref> на практике оно не наблюдалось до 1928 года. Эффект Рамана был назван в честь одного из его первооткрывателей, индийского ученого [[Чандрасекхара Венката Раман|Ч. В. Рамана]], который наблюдал этот эффект в органических жидкостях в 1928 году вместе со своим учеником [[К. С. Кришнан]]ом, а также независимо от них в Советском Союзе [[Ландсберг, Григорий Самуилович|Григорием Ландсбергом]] и [[Мандельштам, Леонид Исаакович|Леонидом Мандельштамом]] в неорганических кристаллах<ref name="Gardiner" />. Раман получил [[Нобелевская премия по физике|Нобелевскую премию по физике]] в 1930 году за это открытие. Первое наблюдение спектров комбинационного рассеяния в газах произошло в 1929 году [[Франко Разетти]]<ref>[http://oralhistories.library.caltech.edu/archive/00000070/01/OH_Rasetti.pdf Caltech oral history interview] by [[Judith R. Goodstein]], 4 February 1982</ref>.

Систематическая новаторская теория эффекта комбинационного рассеяния была разработана чехословацким физиком [[Плачек, Георг|Джорджем Плачеком]] между 1930 и 1934 годами<ref>{{Cite book|title=Handbuch der Radiologie|last=Placzek|first=G|publisher=Akademische Verlagsgesellschaft|year=1934|volume=6,2|location=Leipzig|pages=209|language=de|chapter=Rayleigh-Streuung und Raman-Effekt}}</ref>. Вначале [[Дуговая лампа|ртутная дуга]] использовалась в качестве основного источника света, а для записи спектра — фотография, и позже — спектрофотометрические методы.

Спустя годы после открытия, спектроскопия комбинационного рассеяния использовалась для получения первого каталога частот молекулярных колебаний. Обычно образец помещался в длинную трубку и освещался по всей её длине пучком отфильтрованного [[Монохромное изображение|монохроматического]] света, генерируемого [[Газоразрядная лампа|газоразрядной лампой]]. Фотоны, рассеянные образцом, собирались через [[интерферометр для контроля формы и чистоты поверхности]] на конце трубки. Чтобы максимизировать чувствительность, образец имел высокую концентрацию (1 М или более) и использовались относительно большие объёмы (5 мл или более).

== Рамановский сдвиг ==
Рамановские сдвиги обычно [[Волновое число|выражаются в волновых числах]], которые имеют размерность обратной длины, поскольку это значение напрямую связано с энергией. Для преобразования между спектральной длиной волны и волновыми числами сдвига в спектре комбинационного рассеяния можно использовать следующую формулу:

: <math>\Delta \tilde{\nu} = \left( \frac{1}{\lambda_0} - \frac{1}{\lambda_1} \right) \, </math>

где {{Math|Δν̃}} — рамановский сдвиг, выраженный в волновом числе, {{Math|λ<sub>0</sub>}} — длина волны возбуждения, а {{Math|λ<sub>1</sub>}} — длина волны рамановского спектра. Чаще всего единицей измерения, выбранной для выражения волнового числа в спектрах комбинационного рассеяния, является обратный сантиметр (см<sup>−1</sup>). Поскольку длина волны часто выражается в нанометрах (нм), приведёную выше формулу можно переписать для этих единиц в явном виде

: <math>\Delta \tilde{\nu } (\text{cm}^{-1}) = \left( \frac{1}{\lambda_0 (\text{nm})} - \frac{1}{\lambda_1 (\text{nm})} \right) \times \frac{(10^{7}\text{nm})}{(\text{cm})}.</math>

== Приборы ==
[[Файл:1928_Benzene_Raman_Spectrum.png|мини|Один из первых рамановских спектров [[бензол]]а, опубликованный Раманом и Кришнаном<ref>{{Cite journal|author=K. S. Krishnan|date=1928|title=The Negative Absorption of Radiation|journal=Nature|volume=122|issue=3062|pages=12–13|doi=10.1038/122012b0|issn=1476-4687|bibcode=1928Natur.122...12R}}</ref>]]
[[Файл:Setup_Raman_Spectroscopy_adapted_from_Thomas_Schmid_and_Petra_Dariz_in_Heritage_2(2)_(2019)_1662-1683.png|мини|Схема одной из возможных установок для дисперсионной рамановской спектроскопии<ref name="Heritage">{{Cite journal|author=Thomas Schmid|title=Raman Microspectroscopic Imaging of Binder Remnants in Historical Mortars Reveals Processing Conditions|journal=Heritage|volume=2|issue=2|pages=1662–1683|date=2019|doi=10.3390/heritage2020102|issn=2571-9408}}</ref>]]
В современной рамановской спектроскопии почти всегда используются [[лазер]]ы в качестве источника света. Поскольку лазеры не были доступны более трёх десятилетий после открытия эффекта, Раман и Кришнан использовали [[Ртутная газоразрядная лампа|ртутную лампу]] и [[Фотопластинка|фотографические пластинки]] для записи спектров. Для получения ранних спектров требовались часы или даже дни из-за слабых интенсивностей источников света, плохой чувствительности детекторов и малых сечений рамановского рассеяния большинства материалов. Для выбора определённых диапазонов длин волн для возбуждения и детектирования использовались различные цветные фильтры и химические растворы, но в фотографических спектрах всё ещё преобладала широкая центральная линия, соответствующая рэлеевскому рассеянию источника возбуждения<ref name="Long">{{Cite book|last1=Long|first1=Derek A.|title=The Raman Effect|date=2002|publisher=John Wiley & Sons, Ltd|isbn=978-0471490289|doi=10.1002/0470845767}}</ref>.

Технологические достижения сделали рамановскую спектроскопию намного более чувствительной, особенно с 1980-х годов. Наиболее распространёнными современными детекторами в настоящее время являются [[ПЗС|приборы с зарядовой связью]] (ПЗС). [[Фотодиод|Матрицы фотодиодов]] и [[Фотоэлектронный умножитель|фотоэлектронные умножители]] использовались до внедрения ПЗС-матриц. Также влияние оказало появление надёжных, стабильных и недорогих лазеров с узкой полосой пропускания<ref name="McCreery">{{Cite book|title=Raman spectroscopy for chemical analysis|last=McCreery, Richard L.|date=2000|publisher=John Wiley & Sons|isbn=0471231878|location=New York}}</ref>.

=== Лазеры ===
Рамановская спектроскопия требует источника света, такого как лазер. Разрешение спектра зависит от ширины полосы используемого лазерного источника<ref name="MathiesFSRS">{{Cite journal|author=Kukura|first=Philipp|date=2007|title=Femtosecond Stimulated Raman Spectroscopy|journal=Annual Review of Physical Chemistry|volume=58|issue=1|pages=461–488|doi=10.1146/annurev.physchem.58.032806.104456|pmid=17105414|issn=0066-426X|bibcode=2007ARPC...58..461K}}</ref>. Обычно более коротковолновые лазеры дают более сильное комбинационное рассеяние из-за частотной зависимости {{Mvar|ν}}<sup>4</sup> поперечных сечений комбинационного рассеяния, но могут возникнуть проблемы с деградацией образца или флуоресценцией<ref name="McCreery" />.

[[Непрерывная волна|Непрерывные]] лазеры превалируют в нормальной рамановской спектроскопии, но могут использоваться также [[Импульсный лазер|импульсные лазеры]]. Они часто имеют более широкую полосу пропускания, чем работающие в непрерывном режиме, но очень полезны для других форм рамановской спектроскопии, таких как нестационарная, временная и резонансная рамановская спектроскопия<ref name="MathiesFSRS" /><ref name="KCG">{{Cite journal|author=Elliott|first=Anastasia B. S.|date=2012|title=Vibrational spectroscopy as a probe of molecule-based devices|journal=Chem. Soc. Rev.|volume=41|issue=5|pages=1929–1946|doi=10.1039/C1CS15208D|pmid=22008975|issn=0306-0012}}</ref>.

=== Детекторы ===
Рамановский рассеянный свет обычно собирается и либо рассеивается [[Спектроскоп|спектрографом]], либо используется совместно с [[Интерферометрия|интерферометром]] для детектирования методами преобразования Фурье (FT). Во многих случаях имеющиеся в продаже ИК Фурье-спектрометры можно модифицировать для применения комбинационного рассеяния Фурье<ref name="McCreery" />.

==== Детекторы для дисперсионного комбинационного рассеяния света ====
В большинстве случаев современные рамановские спектрометры используют матричные детекторы, такие как ПЗС-матрицы. Существуют различные типы ПЗС-матриц, оптимизированные для различных диапазонов длин волн. [[ПЗС|ПЗС-матрицы с усиленным диапазоном]] используются для очень слабых сигналов и импульсных лазеров<ref name="McCreery" /><ref>{{Cite journal|author=Efremov|first=Evtim V.|date=2007|title=Fluorescence Rejection in Resonance Raman Spectroscopy Using a Picosecond-Gated Intensified Charge-Coupled Device Camera|journal=Applied Spectroscopy|volume=61|issue=6|pages=571–578|doi=10.1366/000370207781269873|pmid=17650366|issn=0003-7028|bibcode=2007ApSpe..61..571E}}</ref>. Спектральный диапазон зависит от размера ПЗС и фокусного расстояния используемого спектрографа<ref>{{Cite web|url=https://www.princetoninstruments.com/calculators/grating-dispersion.cfm|title=Grating Dispersion/Resolution Calculator|website=princetoninstruments.com|access-date=2019-07-22|archive-date=2019-07-22|archive-url=https://web.archive.org/web/20190722193634/https://www.princetoninstruments.com/calculators/grating-dispersion.cfm|deadlink=no}}</ref>.

Раньше часто использовались [[монохроматор]]ы, соединённые с фотоумножителями. В этом случае монохроматор необходимо было перемещать, чтобы сканировать весь интересующий спектральный диапазон<ref name="McCreery" />.

==== Детекторы для Фурье-спектрометра ====
Фурье-рамановские спектрометры почти всегда используется с лазерами ближнего инфракрасного диапазона, и в зависимости от длины волны возбуждения соответствующими детекторами. Обычно используются детекторы на основе [[Полупроводниковый детектор ионизирующего излучения|германия]] или [[Арсенид галлия-индия|индия-галлия (InGaAs)]]<ref name="McCreery" />.

=== Фильтры ===
Чтобы отделить рамановский рассеянный свет от рэлеевского сигнала и отражённого лазерного сигнала, и получить высококачественные рамановские спектры, используются [[Полосно-заграждающий фильтр|режекторные]] или [[Фильтр нижних частот|фильтры низких частот]]. До появления голографических фильтров было принято использовать монохроматор с тройной дифракционной решёткой в режиме вычитания для выделения полезного сигнала<ref name="McCreery" />. Этот метод всё ещё можно использовать для записи очень малых рамановских сдвигов, поскольку голографические фильтры обычно отражают некоторые из низкочастотных полос в дополнение к несмещённому лазерному свету. Тем не менее, [[Объемная голограмма|фильтры на основе объёмной голограммы]] становятся всё более распространёнными, потому что позволяют регистрировать сдвиги всего на 5 см<sup>−1</sup><ref>{{Cite web|url=http://www.spectroscopyonline.com/investigating-crystallinity-using-low-frequency-raman-spectroscopy-applications-pharmaceutical-analy|title=Investigating Crystallinity Using Low Frequency Raman Spectroscopy: Applications in Pharmaceutical Analysis|author=Gordon|first=Geoffrey P. S. Smith Gregory S. Huff Keith C.|website=spectroscopyonline.com|access-date=2019-07-21|archive-date=2019-07-21|archive-url=https://web.archive.org/web/20190721205806/http://www.spectroscopyonline.com/investigating-crystallinity-using-low-frequency-raman-spectroscopy-applications-pharmaceutical-analy|deadlink=no}}</ref><ref>{{Cite web|url=https://optigrate.com/BragGrate_Bandpass.html|title=BragGrate- Bandpass ASE Suppression Filters|website=optigrate.com|access-date=2019-07-21|archive-date=2019-07-07|archive-url=https://web.archive.org/web/20190707233800/https://optigrate.com/BragGrate_Bandpass.html|deadlink=no}}</ref><ref>{{Cite web|url=https://www.coherent.com/lasers/laser/sureblock-notch-filter|title=SureBlock- Ultra Narrow-band Notch Filters|website=coherent.com|access-date=2021-03-25|archive-date=2021-04-11|archive-url=https://web.archive.org/web/20210411234953/https://www.coherent.com/lasers/laser/sureblock-notch-filter|deadlink=no}}</ref>.

== Приложения ==
Рамановская спектроскопия используется в химии для идентификации молекул и изучения химической связи и внутримолекулярных связей. Поскольку частоты колебаний зависят от [[Химическая связь|химических связей]] и симметрии молекулы (область определения органических молекул находится в диапазоне [[Волновое число|волновых чисел 500—1500]] см<sup>−1</sup>)<ref>[http://www.chemguide.co.uk/analysis/ir/fingerprint.html THE FINGERPRINT REGION OF AN INFRA-RED SPECTRUM] {{Wayback|url=http://www.chemguide.co.uk/analysis/ir/fingerprint.html |date=20220401093547 }} Chemguide, Jim Clark 2000</ref>, раман даёт возможность для идентификации молекул. Например, спектры комбинационного рассеяния и ИК-спектры использовались для определения частот колебаний SiO, Si<sub>2</sub>O<sub>2</sub> и Si<sub>3</sub>O<sub>3</sub> на основе анализа нормальных координат<ref name="R. K. Khanna and D. D. Stranz">{{Cite journal|author=Khanna|first=R.K.|date=1981|title=Raman-spectroscopy of oligomeric SiO species isolated in solid methane|journal=[[Journal of Chemical Physics]]|volume=74|issue=4|bibcode=1981JChPh..74.2108K|doi=10.1063/1.441393}}</ref>. Раман также используется для изучения добавок субстрата к ферменту.

В [[Физика твёрдого тела|физике твёрдого тела]] спектроскопия комбинационного рассеяния используется для характеристики материалов, измерения [[Температура|температуры]] и определения кристаллографической ориентации образца. Как и одиночные молекулы, твёрдый материал можно идентифицировать по характерным [[фонон]]ным модам. Информация о заселённости фононной моды даётся соотношением стоксовой и антистоксовой интенсивностей спонтанного рамановского сигнала. Рамановская спектроскопия также может использоваться для наблюдения других низкочастотных возбуждений твёрдого тела, таких как [[плазмон]]ы, [[магнон]]ы и [[Теория БКШ|сверхпроводящие щелевые]] возбуждения. [[Волоконно-оптическое измерение температуры]] использует рамановское обратное рассеяние лазерных импульсов для определения распределения температуры вдоль оптических волокон. Ориентацию анизотропного [[Кристаллы|кристалла]] можно определить по [[Поляризация волн|поляризации]] комбинационно-рассеянного света по отношению к кристаллу и поляризации лазерного света, если [[Кристаллографическая точечная группа симметрии|точечная группа]] [[Кристаллическая структура|кристаллической структуры]] известна.

В нанотехнологии рамановский микроскоп можно использовать для анализа нанопроволок, чтобы лучше понять их структуру, а режим радиальных вибраций углеродных нанотрубок обычно используется для оценки их диаметра.

Рамановские активные волокна, такие как [[арамид]] и карбон, имеют колебательные моды, которые показывают сдвиг частоты комбинационного рассеяния под действием приложенного напряжения. [[Полипропилен]]овые волокна демонстрируют аналогичные сдвиги.

В химии твёрдого тела и биофармацевтической промышленности спектроскопия комбинационного рассеяния может использоваться не только для идентификации активных фармацевтических ингредиентов (АФИ), но и для идентификации их полиморфных форм. Например, препарат [[Азтреонам|Cayston]] ([[азтреонам]]), продаваемый компанией [[Gilead Sciences]] для [[Муковисцидоз|лечения муковисцидоза]]<ref>{{Cite news|url=http://www.businessweek.com/ap/financialnews/D9E237QG1.htm|title=FDA approves Gilead cystic fibrosis drug Cayston|date=2010-02-23|website=BusinessWeek|accessdate=2010-03-05|archivedate=2010-03-05|archiveurl=https://web.archive.org/web/20100305145036/http://www.businessweek.com/ap/financialnews/D9E237QG1.htm}}</ref>, можно идентифицировать и охарактеризовать с помощью ИК-спектроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния. Использование правильной полиморфной формы в биофармацевтических препаратах имеет решающее значение, поскольку разные формы имеют разные физические свойства, такие как растворимость и температура плавления.

Спектроскопия комбинационного рассеяния находит широкое применение в биологии и медицине. Она помогла подтвердить существование низкочастотных фононов<ref>{{Cite journal|year=1977|title=The biological functions of low-frequency phonons|journal=Scientia Sinica|volume=20|issue=3|pages=447–457|author=Chou|first=Kuo-Chen}}</ref> в белках и ДНК<ref>{{Cite journal|year=1983|title=Experimental evidence of collective vibrations in DNA double helix Raman spectroscopy|journal=Journal of Chemical Physics|volume=78|issue=10|pages=5937–5939|bibcode=1983JChPh..78.5937U|doi=10.1063/1.444600|author=Urabe|first=H.}}</ref><ref>{{Cite journal|year=1983|title=Identification of low-frequency modes in protein molecules|journal=Biochemical Journal|volume=215|issue=3|pages=465–469|doi=10.1042/bj2150465|pmid=6362659|author=Chou|first=K.C.}}</ref><ref>{{Cite journal|year=1984|title=Low-frequency vibration of DNA molecules|journal=Biochemical Journal|volume=221|issue=1|pages=27–31|doi=10.1042/bj2210027|pmid=6466317|author=Chou|first=K.C.}}</ref><ref>{{Cite journal|year=1998|title=Low-frequency Raman spectra of lysozyme crystals and oriented DNA films: dynamics of crystal water|url=https://archive.org/details/sim_biophysical-journal_1998-03_74_3/page/1533|journal=Biophys J|volume=74|issue=3|pages=1533–1540|doi=10.1016/s0006-3495(98)77865-8|pmid=9512049|author=Urabe|first=H.|bibcode=1998BpJ....74.1533U}}</ref>, способствуя изучению низкочастотного коллективного движения в белках и ДНК и их биологических функций<ref>{{Cite journal|year=1988|title=Review: Low-frequency collective motion in biomacromolecules and its biological functions|url=https://archive.org/details/sim_biophysical-chemistry_1988-05_30_1/page/3|journal=Biophysical Chemistry|volume=30|issue=1|pages=3–48|doi=10.1016/0301-4622(88)85002-6|pmid=3046672|author=Chou|first=Kuo-Chen}}</ref><ref>{{Cite journal|year=1989|title=Low-frequency resonance and cooperativity of hemoglobin|journal=Trends in Biochemical Sciences|volume=14|issue=6|pages=212–3|doi=10.1016/0968-0004(89)90026-1|pmid=2763333|author=Chou|first=K.C.}}</ref>. ''Репортерные молекулы'' для комбинационного рассеяния с [[Алкены|олефиновыми]] или [[Алкины|алкиновыми]] фрагментами разрабатываются для визуализации тканей с помощью SERS-меченых [[Антитела|антител]]<ref>{{Cite journal|year=2011|title=Design and synthesis of Raman reporter molecules for tissue imaging by immuno-SERS microscopy|journal=Journal of Biophotonics|volume=4|issue=6|pages=453–463|doi=10.1002/jbio.201000116|pmid=21298811|author=Schlücker|first=S.}}</ref>. Рамановская спектроскопия также использовалась в качестве неинвазивного метода для биохимической характеристики ран [[in situ]] в режиме реального времени. Многофакторный анализ спектров комбинационного рассеяния позволил оценить количествено меру заживления ран<ref>{{Cite journal|year=2014|title=Raman Spectroscopy Enables Noninvasive Biochemical Characterization and Identification of the Stage of Healing of a Wound|journal=Analytical Chemistry|volume=86|issue=8|pages=3764–3772|doi=10.1021/ac500513t|pmid=24559115|author=Jain|first=R.}}</ref>. Спектроскопия комбинационного рассеяния с [[Рамановская спектроскопия с пространственным смещением|пространственным смещением]] (SORS), которая менее чувствительна к поверхностным слоям, чем обычная рамановская спектроскопия, может использоваться для обнаружения [[Поддельный препарат|поддельных лекарств]] без вскрытия их упаковки, а также для неинвазивного исследования биологических тканей<ref>{{Cite news|url=http://news.bbc.co.uk/2/hi/health/6314287.stm|title=Fake drugs caught inside the pack|date=2007-01-31|website=BBC News|accessdate=2008-12-08|archivedate=2009-10-22|archiveurl=https://web.archive.org/web/20091022181535/http://news.bbc.co.uk/2/hi/health/6314287.stm}}</ref>. Огромная причина, по которой рамановская спектроскопия так полезна в биологических приложениях, заключается в том, что её результаты часто не сталкиваются с помехами от молекул воды из-за того, что они имеют постоянные дипольные моменты, и, как следствие, рамановское рассеяние нельзя измерить. Это большое преимущество, особенно для биологических приложений<ref>{{Cite journal|url=https://www.nature.com/articles/nprot.2016.036.epdf|title=Using Raman spectroscopy to characterize biological materials|journal=Nature Protocols|volume=11|issue=4|pages=664–687|accessdate=2017-05-22|doi=10.1038/nprot.2016.036|pmid=26963630|year=2016|author=Butler|first=Holly J.|archive-date=2020-08-06|archive-url=https://web.archive.org/web/20200806235000/https://www.nature.com/articles/nprot.2016.036.epdf|url-status=live}}</ref>. Рамановская спектроскопия также широко используется для изучения биоминералов<ref name="TaylorVinnKudryavtsevSchopf2010">{{Cite journal|date=2010|title=Raman spectroscopic study of the mineral composition of cirratulid tubes (Annelida, Polychaeta)|url=https://www.researchgate.net/publication/44690889|journal=Journal of Structural Biology|volume=171|issue=3|pages=402–405|doi=10.1016/j.jsb.2010.05.010|pmid=20566380|author=Taylor, P.D.|accessdate=2014-06-10|archive-date=2018-10-10|archive-url=https://web.archive.org/web/20181010011314/https://www.researchgate.net/publication/44690889|url-status=live}}</ref>. Наконец, газоанализаторы комбинационного рассеяния имеют множество практических применений, включая мониторинг смесей анестетика и респираторного газа в режиме реального времени во время операции.

Рамановская спектроскопия использовалась в нескольких исследовательских проектах как средство обнаружения [[Взрывчатые вещества|взрывчатых веществ]] с безопасного расстояния с помощью лазерных лучей<ref>{{Cite web|url=http://www.janes.com/news/transport/business/jar/jar080829_1_n.shtml|title=Raman spectroscopy portends well for standoff explosives detection|author=Ben Vogel|date=2008-08-29|publisher=Jane's|archive-url=https://web.archive.org/web/20081203151346/http://www.janes.com/news/transport/business/jar/jar080829_1_n.shtml|archive-date=2008-12-03|access-date=2008-08-29}}</ref><ref>[http://www.eurekalert.org/pub_releases/2012-02/vuot-few022712.php «Finding explosives with laser beams»] {{Wayback|url=http://www.eurekalert.org/pub_releases/2012-02/vuot-few022712.php|date=20210224213812}}, a [[TU Vienna]] press-release</ref><ref name="autogenerated1">{{Cite journal|author=Misra|first=Anupam K.|title=Single-Pulse Standoff Raman Detection of Chemicals from 120 m Distance During Daytime|journal=Applied Spectroscopy|date=2012|pmid=23146183|volume=66|issue=11|pages=1279–85|doi=10.1366/12-06617|bibcode=2012ApSpe..66.1279M}}</ref>.

Рамановская спектроскопия получает дальнейшее развитие, для возможности использовать её в клинических условиях. Raman4Clinic — европейская организация, работающая над внедрением методов рамановской спектроскопии в медицинскую сферу. Они работают над различными проектами, одним из которых является мониторинг рака с использованием легкодоступных биологических жидкостей, таких как образцы мочи и крови. Этот метод был бы менее стрессовым для пациентов, чем необходимость постоянно делать [[Биопсия|биопсию]], которая не всегда безопасна<ref>{{Cite web|url=https://www.raman4clinics.eu/working-groups/|title=Working Groups {{!}} raman4clinics.eu|website=raman4clinics.eu|access-date=2017-05-22|archive-date=2016-04-14|archive-url=https://web.archive.org/web/20160414031950/http://www.raman4clinics.eu/working-groups/|deadlink=no}}</ref>.

=== Искусство и культурное наследие ===
Рамановская спектроскопия является эффективным и неразрушающим способом исследования произведений искусства и артефактов [[Культурное наследие|культурного наследия]], отчасти потому, что это неинвазивный процесс, который можно применять ''[[in situ]]''<ref>Howell G. M. Edwards, John M. Chalmers, Raman Spectroscopy in Archaeology and Art History, Royal Society of Chemistry, 2005</ref>. Его можно использовать для анализа продуктов коррозии на поверхности артефактов (статуй, керамики и т. д.), что может дать представление о коррозионной среде, в которой находятся артефакты. Полученные спектры также можно сравнить со спектрами очищенных или преднамеренно подвергшихся коррозии поверхностей, что может помочь в определении подлинности ценных исторических артефактов<ref>{{Cite journal|author=McCann|first=Lowell I.|date=1999|title=Corrosion of ancient Chinese bronze money trees studied by Raman microscopy|url=https://archive.org/details/sim_journal-of-raman-spectroscopy_1999-02_30_2/page/121|journal=Journal of Raman Spectroscopy|language=en|volume=30|issue=2|pages=121–132|doi=10.1002/(SICI)1097-4555(199902)30:2<121::AID-JRS355>3.0.CO;2-L|bibcode=1999JRSp...30..121M|issn=1097-4555}}</ref>.

Метод способен идентифицировать отдельные пигменты в картинах и продукты их разложения, что может дать представление о манере работы художника в дополнение к помощи в аутентификации картин<ref>{{Cite journal|author=Trentelman|first=Karen|date=2009|title=Investigation of the painting materials and techniques of the late-15th century manuscript illuminator Jean Bourdichon|journal=Journal of Raman Spectroscopy|language=en|volume=40|issue=5|pages=577–584|doi=10.1002/jrs.2186|bibcode=2009JRSp...40..577T|issn=1097-4555}}</ref>. Это также даёт информацию об исходном состоянии картины в тех случаях, когда пигменты деградировали с возрастом<ref>[http://colourlex.com/project/raman-spectroscopy/ Raman Spectroscopy] {{Wayback|url=http://colourlex.com/project/raman-spectroscopy/ |date=20151222091657 }} at ColourLex</ref>. Было показано, что помимо идентификации пигментов обширная рамановская микроскопия обеспечивает доступ к множеству следовых соединений в раннесредневековом пигменте [[Египетский синий|египетском синем]] (церулеум), что позволяет реконструировать индивидуальную «биографию» красящего вещества, включая информацию о типе и происхождении красителя. сырье, синтезе и нанесении пигмента, старении красочного слоя<ref name="NaturePortfolio">{{Cite journal|author=Dariz|first=Petra|title=Trace compounds in Early Medieval Egyptian blue carry information on provenance, manufacture, application, and ageing|journal=Scientific Reports|volume=11|date=2021|doi=10.1038/s41598-021-90759-6|url=https://www.nature.com/articles/s41598-021-90759-6|access-date=2022-02-12|archive-date=2022-02-12|archive-url=https://web.archive.org/web/20220212201701/https://www.nature.com/articles/s41598-021-90759-6|url-status=live}}</ref>.

В дополнение к картинам и артефактам спектроскопия комбинационного рассеяния может использоваться для исследования химического состава исторических документов (таких как [[Келлская книга]]), что может дать представление о социальных и экономических условиях при их создании<ref>Quinn, Eamon (May 28, 2007) [https://www.nytimes.com/2007/05/28/world/europe/28kells.html Irish classic is still a hit (in calfskin, not paperback)] {{Wayback|url=https://www.nytimes.com/2007/05/28/world/europe/28kells.html |date=20220212201700 }}. ''New York Times''</ref>. Она также даёт неинвазивный способ определения наилучшего метода [[Консервация документов|сохранения]] или [[Художественная консервация|консервации]] таких артефактов культурного наследия, позволяя понять причины ухудшения состояния<ref>{{Cite journal|author=Candeias|first=Antonio|date=2019|title=Applications of Raman spectroscopy in art and archaeology|journal=Journal of Raman Spectroscopy|language=en|volume=50|issue=2|pages=137–142|doi=10.1002/jrs.5571|issn=1097-4555}}</ref>.

Спектральная база данных IRUG (Infrared and Raman Users Group) представляет собой тщательно рецензируемую онлайн-базу данных эталонных инфракрасных и рамановских спектров для материалов культурного наследия, таких как произведения искусства, архитектуры и археологические артефакты. База данных открыта для ознакомления широкой публики и включает интерактивные спектры для более чем сотни различных типов пигментов и красок<ref>{{Cite web|url=http://www.irug.org/|title=Home {{!}} IRUG|website=www.irug.org|access-date=2020-05-15|archive-date=2020-08-06|archive-url=https://web.archive.org/web/20200806143359/http://www.irug.org/|deadlink=no}}</ref>.

== Микроспектроскопия ==
[[Файл:Raman_cement_clinker_remnant_FigTOC_Thomas_Schmid_and_Petra_Dariz_in_Heritage_2(2)_(2019)_1662-1683_landscape.png|мини|400пкс|Гиперспектральная рамановская визуализация даёт карты распределения химических соединений и свойств материала: Пример остатка негидратированного [[Цементный клинкер|клинкера]] в [[цемент]]ном растворе 19-го века (номенклатура химии цемента: C ≙ CaO, A ≙ Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, S ≙ SiO<sub>2</sub>, F ≙ Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>)<ref name="Heritage"></ref>]]
Спектроскопия комбинационного рассеяния предлагает несколько преимуществ для [[Микроскопия|микроскопического]] анализа. Поскольку этот метод относится к рассеиванию света, то образцы не нужно фиксировать или делать срезы. Спектры комбинационного рассеяния собирают из очень небольшого объёма (< 1 мкм в диаметре, < 10 мкм в глубину); эти спектры позволяют идентифицировать соединения, присутствующие в этом объёме<ref name="AnnuRevAnalChem">{{Cite journal|author=Lothar Opilik|title=Modern Raman Imaging: Vibrational Spectroscopy on the Micrometer and Nanometer Scales|journal=Annual Review of Analytical Chemistry|volume=6|pages=379–398|date=2013|doi=10.1146/annurev-anchem-062012-092646|pmid=23772660|issn=1936-1335|bibcode=2013ARAC....6..379O}}</ref>. Вода обычно не мешает спектральному анализу комбинационного рассеяния. Таким образом, спектроскопия комбинационного рассеяния подходит для микроскопического исследования [[минерал]]ов, материалов, таких как полимеры и керамика, [[Клетка|клеток]], [[Белки|белков]] и образцов судебно-медицинской экспертизы. [[Рамановский микроскоп]] состоит из стандартного оптического микроскопа и возбуждающего лазера, [[монохроматор]]а или [[полихроматор]]а и чувствительного детектора (например, устройства с [[ПЗС|зарядовой связью]] (ПЗС) или [[Фотоумножитель|фотоумножителя]] (ФЭУ)). [[Фурье-спектроскопия|Рамановская фурье-спектроскопия]] также используется с микроскопами, обычно в сочетании с лазерным возбуждением в [[Инфракрасное излучение|ближней инфракрасной области]] (NIR). [[Микроскопия|Ультрафиолетовые микроскопы]] и оптика с усиленным УФ-излучением должны использоваться, когда источник УФ-лазера применяется для рамановской микроспектроскопии.

При ''прямой визуализации'' (также называемой ''глобальной визуализацией''<ref>{{Cite journal|title=Raman Spectroscopy hyperspectral imager based on Bragg Tunable Filters|journal=SPIE Photonics North|volume=8412|pages=84121J|date=2012|doi=10.1117/12.2000479|author=Marcet|first=S.|bibcode=2012SPIE.8412E..1JM}}</ref> или ''широкопольным освещением'') всё поле зрения исследуется на рассеяние света, интегрированное в небольшом диапазоне волновых чисел (рамановские сдвиги)<ref name="AnalChem">{{Cite journal|author=Sebastian Schlücker|title=Raman Microspectroscopy: A Comparison of Point, Line, and Wide-Field Imaging Methodologies|journal=Analytical Chemistry|volume=75|issue=16|pages=4312–4318|date=2003|doi=10.1021/ac034169h|pmid=14632151|issn=1520-6882}}</ref>. Например, волновое число, характерное для холестерина, можно использовать для записи распределения холестерина в клеточной культуре. Этот метод используется для характеристики крупномасштабных устройств, картирования различных соединений и изучения динамики. Он уже использовался для характеристики [[графен]]овых слоёв<ref>{{Cite journal|author=Robin W. Havener|title=High-Throughput Graphene Imaging on Arbitrary Substrates with Widefield Raman Spectroscopy|journal=ACS Nano|volume=6|issue=1|pages=373–80|date=December 2011|doi=10.1021/nn2037169|pmid=22206260}}</ref>, J-агрегированных красителей внутри [[Углеродные нанотрубки|углеродных нанотрубок]]<ref>{{Cite journal|title=Giant Raman scattering from J-aggregated dyes inside carbon nanotubes for multispectral imaging|journal=Nature Photonics|pages=72–78|date=2014|doi=10.1038/nphoton.2013.309|volume=8|issue=1|author=Gaufrès|first=E.|bibcode=2014NaPho...8...72G|url=https://zenodo.org/record/918289|access-date=2022-02-12|archive-date=2022-02-14|archive-url=https://web.archive.org/web/20220214234724/https://zenodo.org/record/918289|url-status=live}}</ref> и многих других двумерных материалов, таких как [[Сульфид молибдена(IV)|MoS<sub>2</sub>]] и [[Селенид вольфрама(IV)|WSe<sub>2</sub>]]. Поскольку возбуждающий пучок рассеивается во всём поле зрения, эти измерения можно проводить, не повреждая образец.

Наиболее распространённым подходом является ''[[Гиперспектральная съёмка|гиперспектральная визуализация]]'' или ''[[химическая визуализация]]'', при которой тысячи рамановских спектров получаются со всего поля зрения, например, путём растрового сканирования образеца сфокусированным лазерным лучом<ref name="AnalChem"></ref>. Данные можно использовать для создания изображений, показывающих расположение и количество различных компонентов. Наличие полной спектроскопической информации, доступной в каждой точке измерения, имеет то преимущество, что одновременно можно картировать несколько компонентов, включая химически сходные и даже [[Полиморфизм кристаллов|полиморфные]] формы, которые невозможно различить, измеряя только одно волновое число. Кроме того, по гиперспектральным картам можно определить свойства материала, такие как [[Механическое напряжение|напряжение]] и [[деформация]], [[Дифракция отражённых электронов|ориентация]] кристалла, [[кристалличность]] и внедрение посторонних ионов в кристаллическую решётку (например, [[Легирование полупроводников|легирование]], [[Твёрдый раствор|серия твёрдых растворов]])<ref name="Heritage"></ref>. На примере клеточной культуры гиперспектральное изображение может показать распределение холестерина, а также белков, нуклеиновых и жирных кислот. Сложные методы обработки сигналов и изображений позволяют игнорировать наличие воды, питательных сред, буферных растворов и других помех.

Поскольку рамановский микроскоп представляет собой систему с [[Дифракционный предел|дифракционным ограничением]], его пространственное разрешение зависит от длины волны света, [[Относительное отверстие|числовой апертуры]] фокусирующего элемента и — в случае [[Конфокальная микроскопия|конфокальной микроскопии]] — от диаметра конфокальной апертуры. При работе в диапазоне от видимого до ближнего инфракрасного рамановский микроскоп может достигать поперечного разрешения около 1 мкм до 250 нм, в зависимости от длины волны и типа объектива (например, линзы с воздушной ''или'' водяной или масляной иммерсией). Разрешение по глубине (если оно не ограничено оптическим проникновением в образец) может варьироваться от 1 до 6 мкм с наименьшей апертурой конфокального отверстия до 10 микрометров при работе без конфокального отверстия<ref>{{Cite book|date=2018|editor-last=Toporski|editor-first=Jan|editor2-last=Dieing|editor2-first=Thomas|editor3-last=Hollricher|editor3-first=Olaf|title=Confocal Raman Microscopy|series=Springer Series in Surface Sciences|volume=66|doi=10.1007/978-3-319-75380-5|issn=0931-5195|isbn=978-3-319-75378-2|url=http://cds.cern.ch/record/1339422|publisher=Springer}} {{Wayback|url=http://cds.cern.ch/record/1339422 |date=20210224022007 }}</ref><ref name="ApplSpectrosc">{{Cite journal|author=Neil J. Everall|title=Confocal Raman Microscopy: Performance, Pitfalls, and Best Practice|journal=Applied Spectroscopy|volume=63|issue=9|pages=245A–262A|date=2009|doi=10.1366/000370209789379196|pmid=19796478|issn=1943-3530|bibcode=2009ApSpe..63..245E}}</ref><ref>[https://media.nature.com/original/nature-assets/srep/2015/151217/srep18410/extref/srep18410-s1.pdf Supporting Information] {{Wayback|url=https://media.nature.com/original/nature-assets/srep/2015/151217/srep18410/extref/srep18410-s1.pdf |date=20190703105747 }} of {{Cite journal|author=T. Schmid|title=Orientation-distribution mapping of polycrystalline materials by Raman microspectroscopy|journal=Scientific Reports|volume=5|pages=18410|date=2015|doi=10.1038/srep18410|pmid=26673970|issn=2045-2322|bibcode=2015NatSR...518410S}}</ref><ref name="AnnuRevAnalChem"></ref>. В зависимости от образца высокая плотность лазерной мощности из-за микроскопической фокусировки может иметь преимущество в улучшенном [[Фотообесцвечивание|фотообесцвечивании]] молекул, излучающих мешающую флуоресценцию. Однако длина волны лазера и мощность лазера должны быть тщательно подобраны для каждого типа образца, чтобы избежать его разрушения или деградации.

Область применения рамановской визуализации варьируется от материаловедения до биологических исследований<ref name="AnnuRevAnalChem"></ref><ref>{{Cite journal|author=Ellis DI|title=Metabolic fingerprinting in disease diagnosis: biomedical applications of infrared and Raman spectroscopy|journal=Analyst|volume=131|issue=8|pages=875–85|date=August 2006|pmid=17028718|doi=10.1039/b602376m|bibcode=2006Ana...131..875E|url=https://semanticscholar.org/paper/0b92c01a39f24fbcda8a955d27484a2775433af6}}</ref>. Для каждого типа образца параметры измерения должны быть индивидуально оптимизированы. По этой причине современные рамановские микроскопы часто оснащены несколькими лазерами с разными длинами волн, набором объективов и фильтрами нейтральной плотности для настройки мощности лазера, достигающего образца. Выбор длины волны лазера в основном зависит от оптических свойств образца и цели исследования<ref>{{Cite journal|author=David Tuschel|title=Selecting an Excitation Wavelength for Raman Spectroscopy|journal=Spectroscopy Online|volume=31|issue=3|pages=14–23|date=2016|url=http://www.spectroscopyonline.com/selecting-excitation-wavelength-raman-spectroscopy|access-date=2022-02-12|archive-date=2020-02-22|archive-url=https://web.archive.org/web/20200222064933/http://www.spectroscopyonline.com/selecting-excitation-wavelength-raman-spectroscopy|url-status=live}}</ref>. Например, рамановская микроскопия биологических и медицинских образцов часто выполняется с возбуждением от красного до ближнего инфракрасного диапазона (например, 785 нм, или 1064 длина волны нм). Из-за обычно низкого [[оптическая плотность|поглощения]] биологических образцов в этом спектральном диапазоне снижается риск повреждения образца, а также эмиссия [[Автофлуоресценция|автофлуоресценции]], и можно достигнутаь большой глубины проникновения в ткани<ref>{{Cite journal|author=K. Christian Schuster|title=Multidimensional Information on the Chemical Composition of Single Bacterial Cells by Confocal Raman Microspectroscopy|journal=Analytical Chemistry|volume=72|issue=22|pages=5529–5534|date=2000|doi=10.1021/ac000718x|pmid=11101227|issn=1520-6882}}</ref><ref>{{Cite journal|author=Shan Yang|title=1064-nm Raman: The Right Choice for Biological Samples?|journal=Spectroscopy Online|volume=32|issue=6|pages=46–54|date=2017|url=http://www.spectroscopyonline.com/1064-nm-raman-right-choice-biological-samples|access-date=2022-02-12|archive-date=2020-07-18|archive-url=https://web.archive.org/web/20200718045715/http://www.spectroscopyonline.com/1064-nm-raman-right-choice-biological-samples|url-status=live}}</ref><ref>{{Cite journal|author=Zanyar Movasaghi|title=Raman Spectroscopy of Biological Tissues|journal=Applied Spectroscopy Reviews|volume=42|issue=5|pages=493–541|date=2007|doi=10.1080/05704920701551530|issn=1520-569X|bibcode=2007ApSRv..42..493M}}</ref><ref>{{Cite journal|author=Peter J.Caspers|title=''In Vivo'' Confocal Raman Microspectroscopy of the Skin: Noninvasive Determination of Molecular Concentration Profiles|journal=Journal of Investigative Dermatology|volume=116|issue=3|pages=434–442|date=2001|doi=10.1046/j.1523-1747.2001.01258.x|pmid=11231318|issn=0022-202X|url=http://repub.eur.nl/pub/10881|access-date=2022-02-12|archive-date=2022-02-12|archive-url=https://web.archive.org/web/20220212201719/https://repub.eur.nl/pub/10881|url-status=live}}</ref>. Однако интенсивность комбинационного рассеяния на больших длинах волн мала (из-за зависимости интенсивности комбинационного рассеяния от частоты ω<sup>4</sup>), что приводит к длительному времени сбора данных. С другой стороны, [[Комбинационное рассеяние света|резонансная рамановская]] визуализация одноклеточных [[Водоросли|водорослей]] на 532 нм (зелёный свет) может специально исследовать распределение [[Каротиноиды|каротиноидов]] в клетке с помощью лазера низкой мощности ~ 5 мкВт и всего 100 мс<ref>{{Cite journal|author=Pawel L. Urban|title=Multidimensional Analysis of Single Algal Cells by Integrating Microspectroscopy with Mass Spectrometry|journal=Analytical Chemistry|volume=83|issue=5|pages=1843–1849|date=2011|doi=10.1021/ac102702m|pmid=21299196|issn=1520-6882}}</ref>.

Рамановское рассеяние, в частности спектроскопия комбинационного рассеяния с усилением на острие, даёт гиперспектральные изображения с высоким разрешением одиночных молекул<ref>{{Cite journal|author=Apkarian|first=V. Ara|date=April 2019|title=Visualizing vibrational normal modes of a single molecule with atomically confined light|journal=Nature|volume=568|issue=7750|pages=78–82|doi=10.1038/s41586-019-1059-9|pmid=30944493|issn=1476-4687|bibcode=2019Natur.568...78L}}</ref>, атомов<ref>{{Cite journal|author=Crampton|first=Kevin T.|date=2019-06-25|title=Ion-Selective, Atom-Resolved Imaging of a 2D Cu2N Insulator: Field and Current Driven Tip-Enhanced Raman Spectromicroscopy Using a Molecule-Terminated Tip|journal=ACS Nano|volume=13|issue=6|pages=6363–6371|doi=10.1021/acsnano.9b02744|pmid=31046235|issn=1936-0851}}</ref> и ДНК<ref name="He 753–757">{{Cite journal|author=He|first=Zhe|date=2019-01-16|title=Tip-Enhanced Raman Imaging of Single-Stranded DNA with Single Base Resolution|journal=Journal of the American Chemical Society|volume=141|issue=2|pages=753–757|doi=10.1021/jacs.8b11506|pmid=30586988|issn=0002-7863}}</ref>.

== Поляризационная зависимость комбинационного рассеяния ==
Рамановское рассеяние чувствительно к поляризации и может предоставить подробную информацию о симметрии активных мод комбинационного рассеяния. В то время как обычная спектроскопия комбинационного рассеяния определяет химический состав, поляризационные эффекты в спектрах комбинационного рассеяния дают информацию об ориентации молекул в монокристаллах и анизотропных материалах, например, натянутых пластиковых листах, а также о симметрии колебательных мод.

Поляризационно-зависимая рамановская спектроскопия использует (плоско) поляризованное лазерное излучение прошедшее через [[поляризатор]]. Собранный рамановский рассеянный свет проходит через второй поляризатор (называемый анализатором) перед входом в детектор. Анализатор ориентирован либо параллельно, либо перпендикулярно поляризации лазера. Спектры, полученные с анализатором, установленным как перпендикулярно, так и параллельно плоскости возбуждения, можно использовать для расчёта коэффициента [[Коэффициент деполяризации|деполяризации]]. Обычно между анализатором и детектором также размещают [[Скремблирование поляризации|поляризационный скремблер]]. В поляризованной рамановской спектроскопии удобно описывать направления распространения и поляризации с помощью обозначений Порто<ref name="Porto's notation">{{Cite web|url=http://www.cryst.ehu.es/cgi-bin/cryst/programs/nph-doc-raman|title=Raman scattering|website=cryst.ehu.es|access-date=2019-07-04|archive-date=2019-07-15|archive-url=https://web.archive.org/web/20190715202708/http://www.cryst.ehu.es/cgi-bin/cryst/programs/nph-doc-raman|deadlink=no}}</ref>, описанных и названных в честь бразильского физика [[Сержио Перейра да Силва Порту|Серхио Перейра да Силва Порто]].

Для изотропных растворов рамановское рассеяние от каждой моды либо сохраняет поляризацию лазера, либо частично или полностью деполяризует её. Если колебательная мода, участвующая в процессе комбинационного рассеяния, полностью симметрична, то поляризация комбинационного рассеяния будет такой же, как и у падающего лазерного луча. В случае, когда колебательная мода не является полностью симметричной, поляризация будет частично или полностью потеряна (скремблирована), что называется деполяризацией. Следовательно, поляризованная рамановская спектроскопия может предоставить подробную информацию о метках симметрии колебательных мод.

В твёрдом состоянии поляризованная рамановская спектроскопия может оказаться полезна при изучении ориентированных образцов, таких как монокристаллы. Поляризуемость колебательной моды не одинакова вдоль и поперёк связи. Поэтому интенсивность комбинационного рассеяния будет другой, когда поляризация лазера направлена вдоль и ортогонально определённой оси связи. Этот эффект может предоставить информацию об ориентации молекул монокристалла или материала. Спектральная информация, полученная в результате этого анализа, часто используется для понимания ориентации макромолекул в кристаллических решётках, [[Жидкие кристаллы|жидких кристаллах]] или образцах полимеров<ref name="Joseph M. Grzybowski, R. K. Khanna, E. R. Lippincott">{{Cite journal|author=Khanna|first=R.K.|title=Evidence of ion-pairing in the polarized Raman spectra of a Ba<sup>2+</sup>—CrO<sub>4</sub><sup>2-</sup> doped KI single crystal|journal=Journal of Raman Spectroscopy|volume=4|issue=1|pages=25–30|date=1957|doi=10.1002/jrs.1250040104|bibcode=1975JRSp....4...25G}}</ref>.

=== Характеристика симметрии колебательной моды ===
Метод поляризации полезен для понимания связи между [[Молекулярная симметрия|молекулярной симметрией]], активностью комбинационного рассеяния и пиками в соответствующих спектрах комбинационного рассеяния<ref>{{Cite journal|author=Itoh|first=Yuki|title=Polarization Dependence of Raman Scattering from a Thin Film Involving Optical Anisotropy Theorized for Molecular Orientation Analysis|journal=The Journal of Physical Chemistry A|date=May 2, 2012|doi=10.1021/jp301070a|pmid=22551093|volume=116|issue=23|pages=5560–5570|bibcode=2012JPCA..116.5560I}}</ref>. Поляризованный свет в одном направлении даёт доступ только к некоторым рамановским активным модам, но вращение поляризации даёт доступ и к другим модам. Каждая мода разделяется в соответствии с её симметрией<ref>{{Cite journal|author=Iliev|first=M. N.|title=Distortion-dependent Raman spectra and mode mixing in RMnO<sub>3</sub> perovskites (R=La,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Y)|journal=Physical Review B|volume=73|issue=6|pages=064302|date=February 16, 2006|doi=10.1103/physrevb.73.064302|bibcode=2006PhRvB..73f4302I}}</ref>.

Симметрия колебательной моды выводится из коэффициента деполяризации ρ, который представляет собой отношение комбинационного рассеяния с поляризацией, ортогональной падающему лазеру, и комбинационного рассеяния с той же поляризацией, что и падающего излучения лазера: <math>\rho = \frac{I_r}{I_u}</math> Здесь <math>I_r</math> — интенсивность комбинационного рассеяния, когда анализатор поворачивается на 90 градусов по отношению к оси поляризации падающего света, и <math>I_u</math> интенсивность рамановского рассеяния, когда анализатор совмещён с поляризацией падающего лазера<ref name="Banwell">{{Cite book|title=Fundamentals of Molecular Spectroscopy|url=https://archive.org/details/isbn_9780077079765|isbn=978-0-07-707976-5}}</ref>. Когда поляризованный свет взаимодействует с молекулой, он искажает молекулу, что вызывает равный и противоположный эффект в плоской волне, заставляя её вращаться за счёт разницы между ориентацией молекулы и углом поляризации световой волны. Если р ≥ <math>\frac{3}{4}</math>, то вибрации на этой частоте ''деполяризуются''; то есть они не полностью симметричны<ref>{{Cite web|url=http://www.horiba.com/us/en/scientific/products/Raman-spectroscopy/Raman-academy/Raman-faqs/what-is-polarised-Raman-spectroscopy/|title=What is polarised Raman spectroscopy? - HORIBA|website=horiba.com|access-date=2022-02-12|archive-date=2019-07-31|archive-url=https://web.archive.org/web/20190731172359/http://www.horiba.com/us/en/scientific/products/raman-spectroscopy/raman-academy/raman-faqs/what-is-polarised-raman-spectroscopy/|deadlink=no}}</ref><ref name="Banwell" />.

== Типы ==
Разработано не менее 25 типов рамановской спектроскопии<ref name="Long"></ref>. Обычной целью является повышение чувствительности (например, рамановское рассеяние с усилением поверхности), улучшение пространственного разрешения (рамановская микроскопия) или получение очень специфической информации (резонансное рамановское рассеяние).

=== Спонтанная (или дальнепольная) рамановская спектроскопия ===
[[Файл:AFM_vs_Raman_imaging_of_GaSe.jpg|мини|Корреляционная рамановская визуализация: сравнение топографических ([[Сканирующий атомно-силовой микроскоп|АСМ]], вверху) и рамановских изображений кристалла [[Селенид галлия(II)|GaSe]]. Длина масштабной линейкаи составляет 5 мкм<ref>{{Cite journal|doi=10.1038/srep05497|pmid=24975226|title=Controlled Vapor Phase Growth of Single Crystalline, Two-Dimensional Ga ''Se'' Crystals with High Photoresponse|journal=Scientific Reports|volume=4|pages=5497|year=2014|author=Li|first=Xufan|bibcode=2014NatSR...4E5497L}}</ref>]]
Такие термины, как ''спонтанная рамановская спектроскопия'' или ''нормальная рамановская спектроскопия'', обобщают методы рамановской спектроскопии, основанные на рамановском рассеянии с использованием обычной оптики [[Ближнее и дальнее поле|дальнего поля]], как описано выше. Существуют варианты нормальной рамановской спектроскопии в отношении геометрии возбуждения-обнаружения, комбинации с другими методами, использования специальной (поляризационной) оптики и определённого выбора длин волн возбуждения для усиления резонанса.

* ''Корреляционная рамановская визуализация'' — рамановскую микроскопию можно комбинировать с дополнительными методами визуализации, такими как [[Сканирующий атомно-силовой микроскоп|атомно-силовая микроскопия]] (рамановская-АСМ) и [[Растровый электронный микроскоп|сканирующая электронная микроскопия]] (рамановская-СЭМ), для сравнения карт рамановского распределения с топографическими или морфологическими изображениями (или наложения их на них) и коррелировать спектры комбинационного рассеяния с дополнительной физической или химической информацией (например, полученной с помощью SEM-[[Энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия|EDX]]).
* ''[[Комбинационное рассеяние света|Резонансная рамановская спектроскопия]]''. Длина волны возбуждения соответствует электронному переходу молекулы или кристалла, так что колебательные моды, связанные с возбужденным электронным состоянием, значительно усиливаются. Это полезно для изучения больших молекул, таких как [[Пептиды|полипептиды]], которые могут показывать сотни полос в «обычных» рамановских спектрах. Это также полезно для нахождения соответствия нормальных мод и их наблюдаемых частотных сдвигов<ref>{{Cite journal|author=Chao RS|title=Theoretical and experimental resonance Raman intensities for the manganate ion|journal=Journal of Raman Spectroscopy|date=1974|doi=10.1002/jrs.1250030203|volume=3|issue=2–3|pages=121–131|bibcode=1975JRSp....3..121C}}</ref>.
* ''Спектроскопия комбинационного рассеяния света с угловым разрешением''. Записываются не только стандартные результаты комбинационного рассеяния, но и угол по отношению к падающему лазеру. Если ориентация образца известна, то подробную информацию о законе дисперсии фононов также можно получить из одного измерения<ref>{{Cite journal|author=Zachary J. Smith|title=Integrated Raman- and angular-scattering microscopy|journal=Opt. Lett.|date=2008|doi=10.1364/OL.33.000714|volume=3|issue=7|pages=714–716|pmid=18382527|bibcode=2008OptL...33..714S|url=http://www.optics.rochester.edu/workgroups/berger/IRAM_OptLetters_manuscript.pdf|access-date=2022-02-12|archive-date=2021-02-24|archive-url=https://web.archive.org/web/20210224190207/http://www2.optics.rochester.edu/workgroups/berger/IRAM_OptLetters_manuscript.pdf|url-status=live}}</ref>.
* ''Спектроскопия комбинационного рассеяния света с оптическим пинцетом (OTRS)'' — используется для изучения отдельных частиц и даже биохимических процессов в отдельных клетках, захваченных [[Оптический пинцет|оптическим пинцетом]]<ref>{{Cite journal|author=Li|first=Yong-qing|date=2017-02-17|title=Stable optical trapping and sensitive characterization of nanostructures using standing-wave Raman tweezers|journal=Scientific Reports|volume=7|pages=42930|doi=10.1038/srep42930|pmid=28211526|issn=2045-2322|bibcode=2017NatSR...742930W}}</ref><ref>{{Cite journal|author=Esat|first=Kivanç|date=2018|title=Phase transition dynamics of single optically trapped aqueous potassium carbonate particles|journal=Phys. Chem. Chem. Phys.|volume=20|issue=17|pages=11598–11607|doi=10.1039/c8cp00599k|pmid=29651474|bibcode=2018PCCP...2011598E}}</ref><ref>{{Cite journal|author=Zhiyong|first=Gong|date=2018|title=Optical trapping-Raman spectroscopy (OT-RS) with embedded microscopy imaging for concurrent characterization and monitoring of physical and chemical properties of single particles|journal=Anal. Chim. Acta|volume=1020|pages=86–94|doi=10.1016/j.aca.2018.02.062|pmid=29655431}}</ref>.
* ''[[Рамановская спектроскопия с пространственным смещением]] (SORS)'' — комбинационное рассеяние под затеняющей поверхностью извлекается из масштабированного вычитания двух спектров, снятых в двух пространственно смещенных точках.
* ''Рамановская оптическая активность (ROA)'' — измеряет колебательную оптическую активность посредством небольшой разницы в интенсивности комбинационного рассеяния от хиральных молекул в падающем свете с правой и левой круговой поляризацией или, что то же самое, небольшой компонент с круговой поляризацией в рассеянном свете<ref>{{Cite journal|author=Barron LD|title=Raman optical activity comes of age|journal=Mol. Phys.|date=2004|issue=8|pages=731–744|volume=102|doi=10.1080/00268970410001704399|bibcode=2004MolPh.102..731B}}</ref>.
* ''[[Передача комбинационного рассеяния|Рамановский спектр на просвет]]'' — позволяет исследовать значительный объём [[Мутность воды|мутного]] материала, такого как порошки, капсулы, живые ткани и т. д. После исследований, проведённых в конце 1960-х годов ([[Бернхард Шрадер|Schrader]] and Bergmann, 1967)<ref>{{Cite journal|author=Schrader|first=Bernhard|title=Die Intensität des Ramanspektrums polykristalliner Substanzen|journal=Fresenius' Zeitschrift für Analytische Chemie|volume=225|issue=2|year=1967|pages=230–247|issn=0016-1152|doi=10.1007/BF00983673|authorlink=Bernhard Schrader}}</ref>, его в значительной степени игнорировали, но в 2006 году он был вновь открыт как средство экспресс-анализа [[Лекарственное средство|лекарственных]] [[Лекарственная форма|форм]]<ref>{{Cite journal|author=Matousek, P.|title=Bulk Raman Analysis of Pharmaceutical Tablets|journal=Applied Spectroscopy|date=2006|volume=60|pages=1353–1357|doi=10.1366/000370206779321463|pmid=17217583|issue=12|bibcode=2006ApSpe..60.1353M}}</ref>. Существуют медицинские диагностические приложения, особенно в обнаружении рака<ref name="autogenerated1"></ref><ref>{{Cite journal|title=Prospects for the diagnosis of breast cancer by noninvasive probing of calcifications using transmission Raman spectroscopy|journal=Journal of Biomedical Optics|volume=12|date=2007|author=Matousek, P.|doi=10.1117/1.2718934|pmid=17477723|issue=2|bibcode=2007JBO....12b4008M|url=https://semanticscholar.org/paper/98d3982d70e1bc81ab6d24277597b310281b36e8}}</ref><ref>{{Cite journal|author=Kamemoto|first=Lori E.|title=Near-Infrared Micro-Raman Spectroscopy for in Vitro Detection of Cervical Cancer|pmid=20223058|journal=Applied Spectroscopy|date=December 4, 2009|volume=64|issue=3|pages=255–61|doi=10.1366/000370210790918364|bibcode=2010ApSpe..64..255K}}</ref>.
* ''Субстраты с микрополостями'' — метод, улучшающий предел обнаружения обычных спектров комбинационного рассеяния с использованием микро-рамановского рассеяния в микрополости, покрытой отражающим золотом или серебром. Микрорезонатор имеет радиус в несколько микрометров и усиливает весь рамановский сигнал за счёт многократного возбуждения образца и направляет рамановские фотоны, рассеянные вперед, к собирающей оптике в геометрии обратного рамановского рассеяния<ref>{{Cite journal|author=Misra|first=Anupam K.|title=Novel Micro-Cavity Substrates for Improving the Raman Signal from Submicrometer Size Materials|pmid=19281655|journal=Applied Spectroscopy|date=December 8, 2008|volume=63|issue=3|pages=373–7|doi=10.1366/000370209787598988|bibcode=2009ApSpe..63..373M}}</ref>.
* ''Дистанционный рамановский анализатор''. — При дистанционном рамановском анализе образец измеряется на расстоянии от рамановского спектрометра, обычно с помощью телескопа для сбора света. Дистанционная рамановская спектроскопия была предложена в 1960-х годах<ref>{{Cite journal|author=Cooney|first=J.|journal=Bulletin of the American Meteorological Society|volume=46|issue=10|pages=683–684|date=1965|title=International symposium on electromagnetic sensing of the earth from satellites|doi=10.1175/1520-0477-46.10.683|bibcode=1965BAMS...46..683.}}</ref> и первоначально была разработана для измерения атмосферных газов<ref>{{Cite journal|doi=10.1038/216142a0|title=Observation of Raman Scattering from the Atmosphere using a Pulsed Nitrogen Ultraviolet Laser|journal=Nature|volume=216|issue=5111|pages=142–143|year=1967|author=Leonard|first=Donald A.|bibcode=1967Natur.216..142L}}</ref>. Метод был расширен в 1992 году Ангелом и соавт. для обнаружения опасных неорганических и органических соединений удалённо<ref>{{Cite journal|author=Vess|first=Thomas M.|date=1992-07-01|title=Remote-Raman Spectroscopy at Intermediate Ranges Using Low-Power cw Lasers|url=https://www.osapublishing.org/as/abstract.cfm?uri=as-46-7-1085|journal=Applied Spectroscopy|volume=46|issue=7|pages=1085–1091|doi=10.1366/0003702924124132|bibcode=1992ApSpe..46.1085A|access-date=2022-02-12|archive-date=2021-04-12|archive-url=https://web.archive.org/web/20210412133852/https://www.osapublishing.org/as/abstract.cfm?uri=as-46-7-1085|url-status=live}}</ref>.
* ''[[Рентгеновское комбинационное рассеяние]]'' — измеряет электронные переходы, а не вибрации<ref>{{Cite book|author=Schülke|title=Electron dynamics studied by inelastic x-ray scattering}}</ref>.

=== Усиленная (или ближняя) рамановская спектроскопия ===
Усиление рамановского рассеяния достигается локальным усилением электрического поля за счёт оптических эффектов [[Ближнее и дальнее поле|ближнего поля]] (например, локализованных [[Поверхностный плазмон|поверхностных плазмонов]]).

* ''[[Рамановская спектроскопия с усилением поверхности]] (SERS)'' — обычно проводится в коллоиде серебра или золота или на подложке, содержащей серебро или золото. Поверхностные [[плазмон]]ы серебра и золота возбуждаются лазером, что приводит к увеличению электрических полей, окружающих металл. Учитывая, что интенсивность комбинационного рассеяния пропорциональна электрическому полю, наблюдается значительное увеличение измеренного сигнала (до 10<sup>11</sup>). Этот эффект первоначально наблюдал [[Флейшман, Мартин|Мартин Флейшманн]], но преобладающее объяснение было предложено Ван Дуйном в 1977 году<ref>{{Cite journal|author=Jeanmaire DL|title=Surface Raman Electrochemistry Part I. Heterocyclic, Aromatic and Aliphatic Amines Adsorbed on the Anodized Silver Electrode|journal=[[Journal of Electroanalytical Chemistry]]|volume=84|pages=1–20|date=1977|doi=10.1016/S0022-0728(77)80224-6}}</ref>. Всеобъемлющая теория эффекта была дана Ломбарди и Бирке<ref>{{Cite journal|author=Lombardi JR|title=A Unified Approach to Surface-Enhanced Raman Spectroscopy|journal=[[Journal of Physical Chemistry C]]|volume=112|issue=14|pages=5605–5617|date=2008|doi=10.1021/jp800167v}}</ref>.
* ''Резонансная спектроскопия комбинационного рассеяния с усилением поверхности (SERRS)'' — комбинация SERS и резонансной спектроскопии комбинационного рассеяния, в которой используется близость к поверхности для увеличения интенсивности комбинационного рассеяния, а длина волны возбуждения соответствует максимальному поглощению анализируемой молекулы.
* ''[[Спектроскопия комбинационного рассеяния с усилением наконечника]] (TERS)'' — использует металлический наконечник (обычно АСМ или СТМ зонд с серебряным/золотым покрытием) для усиления сигналов комбинационного рассеяния молекул, расположенных поблизости. Пространственное разрешение примерно равно размеру вершины иглы (20-30 нм). Было показано, что TERS обладает чувствительностью вплоть до уровня одной молекулы<ref>{{Cite journal|author=Hou|first=J. G.|date=June 2013|title=Chemical mapping of a single molecule by plasmon-enhanced Raman scattering|journal=Nature|volume=498|issue=7452|pages=82–86|doi=10.1038/nature12151|pmid=23739426|issn=1476-4687|bibcode=2013Natur.498...82Z}}</ref><ref>{{Cite journal|author=Lee|first=Joonhee|date=2017-10-12|title=Tip-Enhanced Raman Spectromicroscopy of Co(II)-Tetraphenylporphyrin on Au(111): Toward the Chemists' Microscope|journal=ACS Nano|volume=11|issue=11|pages=11466–11474|doi=10.1021/acsnano.7b06183|pmid=28976729|issn=1936-0851}}</ref><ref>{{Cite journal|author=Tallarida|first=Nicholas|date=2017-10-09|title=Tip-Enhanced Raman Spectromicroscopy on the Angstrom Scale: Bare and CO-Terminated Ag Tips|journal=ACS Nano|volume=11|issue=11|pages=11393–11401|doi=10.1021/acsnano.7b06022|pmid=28980800|issn=1936-0851}}</ref><ref>{{Cite journal|author=Lee|first=Joonhee|date=June 2018|title=Microscopy with a single-molecule scanning electrometer|journal=Science Advances|volume=4|issue=6|pages=eaat5472|doi=10.1126/sciadv.aat5472|pmid=29963637|issn=2375-2548|bibcode=2018SciA....4.5472L}}</ref> и имеет некоторые перспективы для приложений [[биоанализ]]а<ref>{{Cite journal|author=Hermann|first=P|year=2011|title=Evaluation of tip-enhanced Raman spectroscopy for characterizing different virus strains|journal=Analyst|volume=136|issue=2|pages=1148–1152|doi=10.1039/C0AN00531B|pmid=21270980|bibcode=2011Ana...136.1148H}}</ref> и секвенирования ДНК<ref name="He 753–757"></ref>. TERS использовался для отображения нормальных мод колебаний одиночных молекул<ref>{{Cite journal|author=Lee|first=Joonhee|date=April 2019|title=Visualizing vibrational normal modes of a single molecule with atomically confined light|journal=Nature|volume=568|issue=7750|pages=78–82|doi=10.1038/s41586-019-1059-9|pmid=30944493|issn=0028-0836|bibcode=2019Natur.568...78L}}</ref>.
* ''Комбинационное рассеяние, усиленное [[Поверхностный поляритон|поверхностным плазмон-поляритоном]] (SPPERS).'' В этом подходе используются металлические конические наконечники без отверстий для возбуждения молекул в ближнем поле. Этот метод отличается от подхода TERS из-за присущей ему способности подавлять фоновое поле. В самом деле, когда соответствующий лазерный источник падает на основание конуса, TM0-мода<ref>{{Cite journal|author=Novotny|first=L|title=Light propagation in a cylindrical waveguide with a complex, metallic, dielectric function|journal=Physical Review E|volume=50|issue=5|pages=4094–4106|date=1994|doi=10.1103/PhysRevE.50.4094|pmid=9962466|bibcode=1994PhRvE..50.4094N}}</ref> (поляритонная мода) может создаваться локально, а именно вдали от пятна возбуждения (вершины острия). Мода может распространяться вдоль острия, не создавая поля излучения вплоть до вершины острия, где она взаимодействует с молекулой. Таким образом, фокальная плоскость отделена от плоскости возбуждения на расстояние, определяемое длиной зонда, и фон не играет никакой роли в рамановском возбуждении молекулы<ref>{{Cite journal|author=De Angelis|first=F|title=Nanoscale chemical mapping using three-dimensional adiabatic compression of surface plasmon polaritons|journal=Nature Nanotechnology|volume=5|issue=1|pages=67–72|date=2010|doi=10.1038/nnano.2009.348|pmid=19935647|bibcode=2010NatNa...5...67D}}</ref><ref>{{Cite journal|author=De Angelis|first=F|title=Multi-scheme approach for efficient surface plasmon polariton generation in metallic conical tips on AFM-based cantilevers|journal=Optics Express|volume=19|issue=22|pages=22268–79|date=2011|doi=10.1364/OE.19.022268|pmid=22109069|bibcode=2011OExpr..1922268D}}</ref><ref>{{Cite journal|author=Proietti Zaccaria|first=R|title=Fully analytical description of adiabatic compression in dissipative polaritonic structures|journal=Physical Review B|volume=86|issue=3|date=2012|doi=10.1103/PhysRevB.86.035410|bibcode=2012PhRvB..86c5410P}}</ref><ref>{{Cite journal|author=Proietti Zaccaria|first=R|title=Surface plasmon polariton compression through radially and linearly polarized source|journal=Optics Letters|volume=37|issue=4|pages=545–7|date=2012|doi=10.1364/OL.37.000545|pmid=22344101|bibcode=2012OptL...37..545Z}}</ref>.

=== Нелинейная рамановская спектроскопия ===
Усиление рамановского сигнала достигается за счёт нелинейных оптических эффектов, обычно реализуемых путём смешивания двух или более длин волн, излучаемых пространственно и временно синхронизированными импульсными лазерами.

* ''Гиперрамановский'' эффект — [[Нелинейная оптика|нелинейный]] эффект, при котором колебательные моды взаимодействуют со [[Генерация второй оптической гармоники|второй гармоникой]] возбуждающего луча. Это требует очень большой мощности, но позволяет наблюдать колебательные моды, которые обычно «тихие». Он часто использует усиление типа SERS для повышения чувствительности<ref>{{Cite journal|author=Kneipp K|title=Surface-Enhanced Non-Linear Raman Scattering at the Single Molecule Level|journal=Chem. Phys.|volume=247|issue=1|date=1999|pages=155–162|doi=10.1016/S0301-0104(99)00165-2|bibcode=1999CP....247..155K}}</ref>.
* ''[[Спектроскопия вынужденного комбинационного рассеяния|Стимулированная рамановская спектроскопия]]'' ''(SRS)'' — метод [[Фемтохимия|накачки-зонда]], при котором пространственно совпадающий двухцветный импульс (с параллельной или перпендикулярной поляризацией) переводит молекулу из основного состояния в [[Ротационно-вибрационная муфта|колебательно-]]<nowiki/>возбуждённое. Если разница в энергии соответствует разрешённому рамановскому переходу, рассеянный свет будет соответствовать потерям или усилениям в пучке накачки.
* ''[[Комбинационное рассеяние света|Обратная спектроскопия комбинационного рассеяния]]'' — синоним спектроскопии вынужденных комбинационных потерь.
* ''[[Когерентная антистоксова рамановская спектроскопия|Когерентная антистоксова спектроскопия комбинационного рассеяния]] (CARS)'' — два лазерных луча используются для генерации когерентного луча антистоксовой частоты, который можно усилить резонансом.

=== Морфологически направленная рамановская спектроскопия ===
Морфологически направленная рамановская спектроскопия (MDRS) объединяет автоматизированную визуализацию частиц и рамановскую микроспектроскопию в единую интегрированную платформу для определения размера, формы и химической идентификации частиц<ref name="MalvernMDRS">{{Cite web|url=https://www.malvernpanalytical.com/en/products/technology/image-analysis/morphologically-directed-raman-spectroscopy|title=MDRS Morphologically Directed Raman Spectroscopy|author=[[Malvern Panalytical]]|access-date=2022-02-12|archive-date=2022-02-12|archive-url=https://web.archive.org/web/20220212204707/https://www.malvernpanalytical.com/en/products/technology/image-analysis/morphologically-directed-raman-spectroscopy|deadlink=no}}</ref><ref name="SpectroscopyOnlineMDRS">{{Cite news|url=https://core.ac.uk/download/pdf/214330323.pdf|title=Morphologically Directed Raman Spectroscopic Analysis of Forensic Samples|date=2018-01|website=Spectroscopy Onlinet|accessdate=2022-02-12|archivedate=2021-08-12|archiveurl=https://web.archive.org/web/20210812124810/https://core.ac.uk/download/pdf/214330323.pdf}}</ref>. Автоматизированная визуализация частиц определяет распределение частиц по размеру и форме компонентов в смешанном образце по изображениям отдельных частиц<ref name="QualitycontrolMDRS">{{cite magazine |author=<!--Staff writer(s); no by-line.--> |title=Introducing morphologically directed Raman spectroscopy: A powerful tool for the detection of counterfeit drugs|magazine=Quality Control|publisher=Manufacturing Chemist |date=October 2016}}</ref><ref name="SpectroscopyOnlineMDRS" />. Информация, полученная в результате автоматизированной визуализации частиц, затем используется для управления спектроскопическим анализом комбинационного рассеяния<ref name="MalvernMDRS" />. Процесс анализа рамановской спектроскопии выполняется на случайно выбранном подмножестве частиц, что позволяет химическую идентификацию нескольких компонентов образца<ref name="MalvernMDRS" />. Десятки тысяч частиц можно отобразить за считанные минуты с помощью метода MDRS, что делает этот процесс идеальным для судебно-медицинской экспертизы и расследования поддельных фармацевтических препаратов и последующего судебного разбирательства<ref name="QualitycontrolMDRS" /><ref name="SpectroscopyOnlineMDRS" />.

== Примечания ==
{{примечания}}

== Литература ==
* {{Cite book|last=Vandenabeele|first=Peter|date=2013|title=Practical Raman spectroscopy: An Introduction|url=https://www.wiley.com/en-se/Practical+Raman+Spectroscopy:+An+Introduction-p-9780470683194|publisher=Wiley|isbn=978-0470683194}}

== Ссылки ==
* {{youtube|OI8fB1xH0IU|Введение в спектроскопию комбинационного рассеяния света||logo=1}}
* [http://www.doitpoms.ac.uk/tlplib/raman/index.php Учебно-обучающий пакет DoITPoMS — Рамановская спектроскопия] — введение в рамановскую спектроскопию, предназначенное для студентов бакалавриата.
* [http://colourlex.com/project/raman-spectroscopy/ Рамановская спектроскопия в анализе картин], ColourLex
* [http://www.irug.org/ База данных группы пользователей инфракрасного и рамановского] спектров, IRUG

{{ВС}}

[[Категория:Страницы с непроверенными переводами]]