分子生物学的飞速发展，大大促进了生命科学、医药科学、化学等学科的发展. 对水中痕量生物分子、乃至单分子的探测、识别和控制研究就成为当代热门课题之一。在对水中生物分子研究的技术方法中，测量生物分子振动光谱是研究分子结构及其变化的重要手段之一。激光拉曼光谱是研究分子结构的重要工具，在分子光谱中占有重要地位。拉曼光谱与分子的内部结构有紧密的联系，因此拉曼散射信号中包含了大量的分子内部信息。与红外光谱相比，拉曼光谱有着自身优势，拉曼光谱可测水溶液，而红外光谱不适用于水溶液的检测，这是因为水分子强烈吸收红外光的缘故；而且，拉曼光谱无需制样可以实现原位检测。这些特点使得拉曼光谱在生物分子探测领域有广阔的应用前景，因为生物分子一般在水中存在并发生生物过程，原位探测可以避免制样过程中样品发生变化。这样，拉曼光谱就成为测量水中生物分子的一种重要方法之一。本论文采用了液芯光纤(Liquid-core optical fiber-- LCOF)技术, 即当激发光入射液芯光纤（液芯为待测样品）后，伴随激发光在光纤内的传播，拉曼散射（包括前向散射和背向散射，本论文实验中测量的是前向散射光）逐渐累积加强，从而光谱强度得到提高。另一方面，由于液芯光纤的各种损耗——如散射和吸收等，使光纤内传输的入射激光与散射光强度逐渐衰减，这样只有当液芯光纤取合适长度时，拉曼散射才最强，此时的液芯光纤的长度称为最佳长度。光纤最佳长度值可由相关公式得出，本论文受国家自然科学基金资助，项目号：20275013<WP=64>即最佳长度为光纤总损耗系数的倒数，光纤在这一长度下可获得最强的拉曼光谱。利用液芯光纤内自发拉曼技术可以提高信号强度102－104倍，共振拉曼技术可以提高拉曼光谱强度106倍, 如果在液芯光纤内产生共振拉曼效应,则可提高拉曼光谱强度倍。我们应用本课题组自行设计的液芯光纤内共振拉曼技术，对水中的痕量生物分子进行探测，获得了高强度、高灵敏度的拉曼光谱。在实验中用德国产的优质石英拉制成内径为200的毛细管（空心光纤）外涂环氧树脂为保护层使光纤柔软，不易折断；样品是从 Biosciences, Inc.公司购买的胡萝卜素（）；测量用法国生产的DILOR－OMARS89型拉曼光谱仪，分辨率为1~2；信号接收用PI公司生产的CCD（LN/CCD-1100-PB/UVAR）； 用Ar+ 激光器、514.5nm(绿光)激发波长、功率300mw。为了使液芯的折射率高于包层的折射率, 我们选用了物理化学性质较好的试剂——吡啶,作为辅助溶剂，通过控制吡啶与水的混合比例使其溶液的折射率大于石英空心光纤的折射率。另外选用吡啶的原因还有它能与水以任意比混合、荧光背景比较弱、折射率比较高(1.5092)和比较稳定等特性。我们将不同浓度的样品注入到液芯光纤(两端接有带窗口的封头)中，为了防止液体流淌并保持测量时光纤内液体稳定，我们将封头封住，使光纤内液体处于密闭状态，与入射激光耦合后测得了浓度的β-胡萝卜素（β-carotene）水相中的拉曼光谱，观测到β-胡萝卜素的C＝C键跃迁的1520cm-1线<WP=65>与C-C键跃迁1155 cm-1线的拉曼峰在不同浓度下的变化，并对得到其理想光谱的最佳条件进行了初步的研究，获得了部分状态参数。我们还利用其它的方法对水中的痕量生物分子进行了探测，例如Teflon AF LCOF方法，但所得的结果不理想，在本论文中只作了简单的介绍。但Teflon AF 有其独特之处：Teflon AF的折射率很低(只有1.29—1.31)；它的质地比较柔软，不易折断，使运输和携带都比较方便；它的内径可以做的很小，样品的使用量在逐渐降低；它有很高的气体渗透性和快速和高效的荧光漂白作用；所以它是当今世界上少有的、折射率比水低的、可以做成液芯光纤来测量水中样品拉曼光谱的固体材料。因此，Teflon AF液芯光纤在荧光光谱、磷光光谱、拉曼光谱、光学吸收以及气体传感等方面具有很大的优越性，在水中生物分子（包括痕量、超痕量乃至单分子）的探测、识别和控制等方面有着不可估量的发展前景。然而，Teflon AF 也有其不足之处，如它的荧光比较强，机械强度比较差, 表面要求清洁，热效应比较差及它对内部传输的光的损耗系数比较大等缺点，使它在应用方面也受到了很大的限制。在今后的使用过程中我们应该注意必须轻拿轻放，不能拉伸，表面必须保持清洁，不能用高功率、强激光长时间照射等问题。本论文还对拉曼散射的经典和量子理论进行了简单的阐述，对实验结果进行了简单的分析，并对影响实验的各种因素，如光纤的损耗与色散、液芯光纤的最佳长度、光纤的弯曲、溶液的浓度等对实验结果的影响及溶剂对溶质拉曼光谱强度的影响，进行了分析和讨论。并对实验中的技术方法及注意事项进行了总结，为实验下一步的顺利进行做了铺垫，对实验结果提出了建议和设<WP=66>想。本论文所采用实验室自行设计的液芯光纤内共振拉曼光谱方法成功地对水中痕量生物分子进行了探测,为研究水中的超痕量分子乃至于生物单分子及生化过程、水污染等方面提供了一种新的实验方法，有广阔的应用前景。