術語及定義
◆拉曼散射：當一束單色光通過透明介質時，出現的與入射光頻率不同的散射光稱為拉曼(Raman)散射光。拉曼散射是由入射光子與試樣分子發生非彈性碰撞而產生的。
◆拉曼位移：入射光頻率與拉曼散射光頻率之差，稱為“拉曼位移”。對于同一種物質，隨著入射光頻率的改變，拉曼散射光的頻率也隨之改變，但拉曼位移保持不變。
◆拉曼光譜：對拉曼散射光進行分光后得到的光譜被稱為拉曼光譜，它直接反映了物質分子振動的特異性信息。對二甲苯的拉曼光譜如圖所示，它反映了該分子各種振動信息。基于這種分子指紋信息，拉曼光譜已成為分子結構測定的常用手段之一。
對二甲苯的拉曼光譜
◆拉曼特征峰：對于某一混合體系中的某一種物質分子，混合物光譜中只屬于該分子的光譜峰被稱為“拉曼特征峰”。假設某一混合體系由EB(乙苯)、PX、MX(間二甲苯)、OX(鄰二甲苯)、PDEB(對二乙基苯)組成，這些純物質的局部拉曼光譜如圖所示，可見PX在該譜段400~900cm-1有4個拉曼峰，但只有2個特征峰，分別位于462cm-1、 831cm-1。
C8芳烴與PDEB純組分的拉曼光譜
◆拉曼定量分析模型 ：對于某一混合物中的某一種物質，當入射光強等實驗條件一定時，該物質拉曼特征峰的高度與其濃度直接相關。由已知樣本建立的待檢測組分濃度與其拉曼特征峰之間的函數關系，稱為拉曼定量分析模型。對于上述混合體系，PX濃度不同的96個混合樣品的拉曼光譜如圖所示。可見 ，位于831cm-1的PX特征峰高度已直接反映了混合樣品中的PX濃度。
拉曼光譜儀工作原理
基于拉曼光譜儀工作原理如圖所示。激光器所發出的單色激發光經專用光纖與拉曼探頭照射采樣管內的待測樣本，激發的拉曼散射光經光纖探頭收集，由專用光纖傳輸到光纖光譜儀進行分光與模數轉換，最后由計算機對拉曼光譜進行預處理、分析模型計算， 以獲得待測樣本相應的組成含量與其他品質指標。
拉曼光譜儀結構組成
整套拉曼光譜在線分析儀如圖所示，分為現場采樣裝置和分析儀主機兩部分，中間利用光纖進行激光與拉曼信號的遠距離傳送。現場采樣柜為本安結構，無須供電，直接放置在工藝管線旁。分析儀主機包括激光器、光譜儀、光路變換矩陣以及一套嵌入式計算機系統，主要完成光譜采樣的自動控制、光譜數據的獲取與處理、分析模型計算及數據通信傳輸等功能。分析結果的輸出除標準的Modbus數字通信外，還包括4-20mA電流輸出(可選)。
對于拉曼光譜在線分析儀，由激光器、光譜儀、拉曼探頭、連接光纖等光學部件以及嵌入式PC組成的檢測系統，類似于自動化儀表中的“一次儀表”，其性能直接決定了整個分析儀的重復性、響應速度等指標；而基于拉曼光譜的分析軟件與分析模型，類似于自動化儀表中的“二次儀表 ”，一 定程度上決定了儀表的分析精度等指標。
拉曼光譜儀在石油化工領域典型的應用
①吸附分離塔、精餾塔等分離設備中液相混合物的組成與含量檢測。
②反應過程監控，包括各類連續或間歇 的液相反應過程，該系統可直接快速測量化學反應期間反應物、中間體、副產物和產物的含量，因而能實時判斷反應完成程度、轉化率和反應終點。
③石腦油、汽油、芳烴、烯烴等相關生產裝置與汽柴油調和裝置，可用于檢測產品的烯烴/芳烴含量、汽油辛烷值等指標。
④石油化工領域，特別是煤化工(合成氨，煤制甲醇，煤制 SNG，煤制BDO，乙二醇等)的過程氣體的全組分快速測量。
⑤鋼鐵行業焚燒爐，鍛造爐等裝置上的氣體組分分析。
⑥天然氣的全組分分析。
