Комбинационного рассеяния спектроскопия лазерная

Не все молекулы поглощают инфракрасное излучение. В частности, молекулы с определенными свойства.ми симметрии, как, например, гомоядерные двухатомные молекулы, не поглощают инфракрасного излучения. В более сложных молекулах не все типы колебаний обязательно соответствуют поглощению инфракрасного излучения. Например, симметричные молекулы, как, скажем, этилен, Н,С=СН2, не обнаруживают всех своих колебаний в инфракрасном спектре. Для того чтобы помочь исследованию колебаний таких молекул, часто используется спектроскопия комбинационного рассеяния (КР). Спектр КР возникает в результате облучения молекул свето.м (обычно в види.мой области) известной длины волны. В современных спектрометрах КР в качестве источника света, облучающего образец, обычно используется лазерный пучок (рис. 13-35). Поглощение излучения измеряется косвенным путем. При облучении светом высокой энергии [c.590]

Первая из них легко преодолевается путем использования вращения ( 2000 об/мин) образца или быстрого сканирования лазерным лучом по поверхности образца. Вторую трудность преодолеть нелегко, если не уменьшить путь рассеивающего пучка в среде до минимума. Другая более тонкая процедура состоит в использовании дифференциальной спектроскопии КР с вращающейся кюветой, разделенной на две половины, вместе с совершенной электронной системой сравнения. Наличие отсеков для исследуемого образца и образца сравнения исключает необходимость внутреннего стандарта. Вероятность фотолиза при вращении образца также уменьшается. Влияние флуоресценции эффективно исключается лишь дискриминацией сигнала во времени. Методика основана на возбуждении комбинационного рассеяния импульсным лазером с длительностью импульсов порядка нано- [c.776]

Повышения интенсивности рассеянного света можно добиться с помощью достаточно интенсивных световых потоков или мощных лазеров. Качество регистрации рассеянных квантов можно повысить, имея совершенное оптическое и электронное оборудование. Применение лазеров стимулировало развитие этой, уже ставшей классической, области спектроскопии. Лазеры не только повысили чувствительность спектроскопии обычного (спонтанного) комбинационного рассеяния, но и стимулировали развитие новых методов, основанных на вынужденном, например на антистоксовом, комбинационном рассеянии, носящем название когерентного антистоксового рассеяния света (КАРС) или, в частности, резонансного комбинационного рассеяния (РКР). При возрастании интенсивности падающего лазерного излучения становится значительной интенсивность рассеянного стоксового излучения. В этих условиях происходит взаимодействие молекул одновременно с двумя электромагнитными волнами лазерной vл и стоксовой V т = Vл — v , связанных между собой через молекулярные колебания с VI,. Такая связь (энергетическая) между излучением накачки и стоксовой (или антистоксовой) волной может привести к интенсивному поляризованному излучению на комбинационных частотах, другими словами— к вынужденному комбинационному рассеянию. Причем в этих условиях оказывается заметной доля молекул, находящихся в возбужденном колебательном состоянии, и в результате на частотах Гл + VI, возникает интенсивное антистоксово излучение. [c.772]

Таким образом, решетка со штрихами, расположенными по закону (36), имеет три стигматические точки. Ее можно использовать для тех задач спектроскопии, когда требуется высокое разрешение в узкой спектральной области, например при изучении спектров комбинационного рассеяния, возбуждаемого лазерным излучением. [c.115]

Другой быстро развивающейся областью является резонансная спектроскопия комбинационного рассеяния нрп лазерном [c.311]

Другие методы. Распространение оптических квантовых генераторов и результаты опытов по использованию лазерных установок для контроля за качеством воды указывают [49, 50] на их перспективность. С помощью этих установок может быть определена степень загрязненности воды нефтью, органическими примесями и др. Применение спектроскопии комбинационного рассеяния с лазерным возбуждением позволяет определять органические примеси в воде, например бензол в концентрации менее 5—10 мг/л [51]. [c.23]

Примеры применения простых волоконно-оптических сенсоров приведены в табл. 7.7-6. Если фотометрическое титрование на основе оптоэлектронного сенсора осуществить достаточно легко, то мониторинг химических процессов или грунтовых вод представляет значительно более сложную задачу. К примеру, возможно прямое детектирование органических соединений в грунтовых водах с помощью флуоресцентных измерений. Хотя нельзя определить индивидуальные вещества, качество воды можно контролировать, используя сочетание волоконной оптики, лазерного усиления и количественной спектроскопии комбинационного рассеяния. Такая система позволяет контролировать загряз- [c.507]

Частоты, интенсивности и поляризации линий и полос в колебательных спектрах дают информацию о строении молекул. Колебательные спектры наблюдаются либо в поглощении в инфракрасной области (ИК), либо в рассеянии — спектры комбинации онного рассеяния (КР). Комбинационное рассеяние было открыто в 1928 г. (Раман, Мандельштам и Ландсберг). Возможность изучать колебания молекул с помощью спектроскопии в видимой области обещала многое, но применительно к полимерам н биополимерам спектры КР оказались вначале бесплодными ввиду невозможности получения растворов в оптически чистом виде, без паразитного рассеяния. На протяжении ряда лет колебательные спектры биополимеров изучались лишь как ИК-снектры поглощения, и лишь в последнее время благодаря развитию лазерной техники ИК-спектроскопия вытесняется КР. [c.163]

ПИИ в приложении его к решению задач структурной и физической химии. В то же время использование лазеров открывает новые возможности, недоступные для ИК-спектроскопии. Не останавливаясь на преимуществах лазерной спектроскопии КР, которые во многом очевидны и многократно обсуждались в научной литературе, отметим, что достижения этого метода тесно связаны с успехами нелинейной оптики. С другой стороны, комбинационное рассеяние света вызывает интерес как физическое явление, что привело к открытию новых эффектов, таких,, как вынужденное комбинационное рассеяние, резонансное комбинационное рассеяние, активная спектроскопия комбинационного рассеяния, и ряда других. [c.8]

В заключение следует заметить, что не только постоянно совершенствуются и расширяются рассмотренные методы идентификации органических соединений, но и создаются новые. Например, быстрое развитие лазерной техники привело к тому, что спектроскопия комбинационного рассеяния света, дополняющая ИК-спектроскопию, начинает конкурировать с ней как в простоте и скорости методики, так и в информационных возможностях. Уже сейчас публикуются первые корреляционные таблицы характеристических частот по КР-спектрам. Поэтому близок день, когда в аналогичное учебное пособие будет введена глава по КР-спектроскопии. Не менее перспективна и фотоэлектронная спектроскопия. [c.7]

Нарушенное полное внутреннее отражение Фурье-спектроскопия/Преобразование Фурье Лазерная Раман-спектроскопия (спектроскопия комбинационного рассеяния) Ядерный магнитный резонанс Электронный парамагнитный резонанс Автоионная микроскопия (микроскопия испускаемых ионов [c.157]

Структуру и динамику самых разнообразных жидкостей, начиная от жидкого водорода и кончая расплавленными силикатами, можно изучать посредством различных спектральных методов. Среди них наиболее важны дифракция рентгеновских лучей, нейтронография, ядерный магнитный резонанс, лазерная спектроскопия комбинационного рассеяния и рассеяние света. Одним из самых мощных новейших методов является импульсное лазерное возбуждение. В пикосекундном диапазоне (10 с) мы можем исследовать движение молекулы растворенного вещества внутри клетки молекул растворителя. Теперь можно непосредственно наблюдать за фундаментальными химическими событиями в реальном времени. Например, можно наблюдать, как два атома иода в жидкости соединяются в молекулу, как захватывается (сольватируется) жидкой водой свободный электрон, как энергия, поглощенная молекулой растворенного вещества (азот или бензол), передается от нее окружающим молекулам растворителя. [c.190]

До появления в недавнем времени лазерной техники химики-органики уделяли мало внимания спектроскопии комбинационного рассеяния частично из-за высокой стоимости оборудования и необходимости высокой тщательности при проведении опыта, а главным образом из-за того, что для проведения анализа требуются пробы больших размеров. В отличие от спектров поглощения, которые соответствуют сильным эффектам первого порядка, спектры КР чрезвычайно слабы, так как они определяются рассеянием света, т. е. эффектом второго порядка. Спектры КР, получаемые с помощью лазера, имеют следующие преимущества по сравнению со спектрами, которые получали прежде с помощью ртутной дуговой лампы [c.285]

При применении чрезвычайно слабых источников, каким является, например, разреженный рассеивающий газ. Это старая проблема в молекулярной спектроскопии, причем весьма сходная с аналогичной проблемой в астрономии. Хотя в развитии экспериментальной техники достигнуты значительные успехи, позволяющие регистрировать ранее ненаблюдаемые спектры комбинационного рассеяния как в плане разрешения (см. рис. 23—26), так и с точки зрения интенсивности, следует надеяться, что в ближайшее время будет создана более совершенная аппаратура, при помощи которой удастся полностью реализовать потенциальные возможности лазерных источников излучения в спектроскопии комбинационного рассеяния. [c.342]

Несомненно, что в будущем технические возможности исследования спектров комбинационного рассеяния значительно возрастут. Например, исследование химических частиц, изолированных в твердых матрицах, методом спектроскопии КР все еще невозможно из-за слабой интенсивности рассеяния. Использование мощных лазеров в качестве источников возбуждения может решить эту проблему, и работа в этом направлении успешно осуществляется в настоящее время во многих лабораториях ). Применение лазерных источников стимулирует также и поляризационные исследования, что сильно облегчает интерпретацию спектров. Накопление экспериментальных данных приведет к лучшему пониманию различных эффектов и развитию теории, которая в конечном счете объясняет эксперимент. [c.404]

В спектроскопических методах результат взаимодействия света с молекулярными системами регистрируется как функция отклика. Она отражает либо изменение какого-нибудь параметра воздействующей световой волны (амплитуды, частоты и направления волны, фазовых характеристик, поляризации, скорости распространения и т. д.), либо появление нового качества (например, генерацию второй гармоники излучения). Зависимость функции отклика от интенсивности световой волны определяет деление на линейную (линейная зависимость) и нелинейную (нелинейная зависимость) спектроскопии. В этой книге излагаются методы как линейной лазерной спектроскопии (абсорбционная и флуоресцентная спектроскопия комбинационное рассеяние), так и некоторые методы нелинейной оптической спектроскопии (двухфотонное поглощение, нелинейное рассеяние). Отдельно будут изложены методы фемтосекундной спектроскопии. [c.114]

Сейчас едва ли можно себе представить без лазеров спектроскопию комбинационного рассеяния — один из наиболее известных спектроскопических методов определения колебательной и вращательной структуры, а также симметрии молекул. Поскольку лазерная спектроскопия комбинационного рассеяния подробно рассмотрена в ряде учебников [2—5] и обзорных статьях [6—8], в разд. 5.5 кратко описаны только достижения в этой области за последние несколько лет. Обсуждаются некоторые новые экспериментальные методы, значительно увеличивающие чувствительность и позволяющие записывать в течение нескольких секунд спектры комбинационного рассеяния с помощью простого гелий-неонового лазера. [c.244]

Лазерная спектроскопия комбинационного рассеяния Спектроскопия протяженной тонкой структуры рентгеновского поглощения (ИТСРИ) [c.12]

Лазеры могут также использоваться для возбуждения в исследованиях комбинационного рассеяния света. Лазерная спектроскопия комбинационного рассеяния (КР) нашла ряд приложений в исследовании промежуточных продуктов фотохимических реакций. Высокая интенсивность и монохроматичность лазерного излучения обеспечивает методу КР чувствительность, которая недоступна с традиционными световыми источниками. Кроме того, появляется возможность изучения промежуточных соединений с временным разрешением. С перестраиваемыми лазерами становится возможной резонансная лазерная спектроскопия (РЛС). Когда длина волны излучения, возбуждающего комбинационное рассеяние, подходит к сильной полосе поглощения исследуемого образца, интенсивность КР увеличивается на шесть порядков по сравнению с обычным, нерезонансным возбуждением. Одним особенно важным вариантом лазерной спектроскопии КР является когерентная антистоксова спектроскопия комбинационного рассеяния (КАСКР), которая зависит от нелинейных свойств системы в присутствии интенсивного излучения и включает смешение нескольких волн. Высокая чувствительность получается вследствие того, что регистрация проводится скорее по люминесцентной, чем по абсорбционной методике. Паразитное рассеяние возбуждающего света ограничивает чувствительность традиционных исследований КР, но в экспериментах по КАСКР вблизи длины волны испускаемого излучения нет возбуждающего излучения, поэтому рассеянное возбуждающее лазерное излучение может быть отфильтровано. [c.197]

Для изучения мол. динамики используют физ. явления рэлеевское и комбинационное рассеяние света (см. Комбинационного рассеяния спектроскопия), акустич. и мат. релаксацию (см. Акустическая спектроскопия), радиоспектроскопию, аннигиляцию позитрония (см. Мезонная химия), рассеяние нейтронов (см. Нейтронография). Разработаны спец. методы пикосекундная и фемтосекундная оптич. спектроскопия, включая лазерную динамич. голографию с временами разрешения до 10 " - 10 с (см. Лазерная спектроскопия), а также методы мат. моделирования (см. Молекулярная динамика, Молекулярная механика). [c.242]

Рассеяние рентгеновских лучей Лазерная спектроскопия комбинационного рассеяния Спектроскопия протяженной тонкой структуры рентгеновского поглощения (ПТСРП) [c.12]

Элементарные реакции. Для установления М. р. привлекают как теоретич. методы (см. Квантовая химия, Динамика элементарного акта), так и мiioгoчи лeнныe эксперим. методы. Для газофазньк р-ций >io молекулярных пучков метод, масс-спектрометрия высокого давления, масс-спектрометрия с хим. ионизацией, ионная фотодиссоциация, ион-циклотронный резонанс, метод послесвечения в потоке, лазерная спектроскопия-селективное возбуждение отдельных связей или атомных групп молекулы, в т.ч. лазерно-индуцированная флуоресценция, внутрирезонаторная лазерная спектроскопия, активная спектроскопия когерентного рассеяния. Для изучения М. р. в конденсир. средах используют методы ЭПР, ЯМР, ядерный квадрупольный резонанс, хим. поляризацию ядер, гамма-резонансную спектроскопию, рентгено- и фотоэлектронную спектроскопию, р-ции с изотопными индикаторами (мечеными атомами) и оптически активными соед., проведение р-ций при низких т-рах и высоких давлениях, спектроскопию (УФ-, ИК и комбинационного рассеяния), хемилюминесцентные методы, полярографию, кинетич. методы исследования быстрых и сверхбыстрых р-ций (импульсный фотолиз, методы непрерывной и остановленной струи, температурного скачка, скачка давления и др.). Пользуясь этими методами, зная природу и строение исходных и конечных частиц, можио с определенной степенью достоверности установить структуру переходного состояния (см. Активированного комплекса теория), выяснить, как деформируется исходная молекула или как сближаются исходные частицы, если их несколько (изменение межатомных расстояний, углов между связями), как меняется поляризуемость хим. связей, образуются ли ионные, свободнорадикальные, триплетные или др. активные формы, изменяются ли в ходе р-ции электронные состояния молекул, атомов, ионов. [c.75]

Мощные лазерные источники света произвели настоящую револювд1Ю в аналитической оптической спектроскопии. Первым и прямым следствием их использования стало повышение чувствительности. В особых случаях, применяя резонансно стимулированную двухфотонную ионизахщю с помощью перестраиваемого лазера, удается достичь предельно возможной чувствительности — добиться обнаружения единственного атома (атом цезия) или всего одной молекулы вещества (нафталина). К этому же невероятному пределу приближается чувствительность метода индуцированной лазерной флуоресценции. С помощью лазерного зондирования можно обнаруживать загрязнения в атмосферном воздухе на расстоянии больше одной мили. Особенно хорошие результаты дает флуоресцентное возбуждение или лазерная раман-спектрометрия. В этом методе в сторону исследуемого объекта, например в сторону столба дыма, направляют импульс лазерного света и измеряют время, через которое появляется сигнал флуоресценции или сигнал комбинационного рассеяния (рамановский сигнал). Зная скорость света, можно определить, на каком удалении находится объект. Таким образом, сигнал не только расскажет нам, какие вещества (загрязняющие воздух соединения) находятся в объекте, но также позволит проследить, как они распространяются от источника загрязнений. [c.196]

Обычный рамановский эффект очень слаб, и его можно использовать только для определения основных компонентов. Однако интенсивности сигналов можно увеличить в 10 раз, используя резонансный рамановский эффект. Усиление достигается благодаря использованию возбуждающего излучения с длиной волны, соответствующей электронным переходам в образце (см. рис. 9.2-2). Резонансную рамановскую спектроскопию уже используют в массовом масштабе, но здесь мы не будем подробно останавливаться на этом методе. В случае определения ароматических соединений с использованием лазерных источников в УФ/вид.-области, как обычные, так и резонансные рамановские эффекты могут быть подавлены флуоресценщ ей, более интенсивной, чем комбинационное рассеяние, в раз (см. разд. 9.1.5). [c.167]

Аналитические применения лазеров основаны по крайней мере на одном из следующих свойств монохроматичность, когерентность, высокая плотность мощности (или поток). Примером использования монохроматичности служит резонансная ионизационная масс-спектрометрия (РИМС, см. разд. 8.5) и спектроскопия комбинационного рассеяния (см. разд. 9.2 и 10.5). Высокий поток используют для лазерной абляции (см. разд. 8.1 и 8.5). [c.688]

Среди лазеров на основе органических соединений с оптической накачкой наиболее глубоко изучены лазеры на электронных переходах в сложных органических молекулах. В результате техника ЛОС достигла весьма высокого уровня развития, необходимого при использовании таких сложных устройств, как лазеры, а ценные свойства ЛОС обеспечили им очень широкий круг применений в различных физико-химических исследованиях. Применение ЛОС прежде всего в спектроскопии, фотохимии, в исследованиях селективного воздействия лазерным излучением на вещество привело к возникновению или существенному развитию принципиально новых методов исследования, таких как двухфотонная спектроскопия, свободная от доплеровского уширения, многофотонная резонансная ионизационная спектроскопия, спектроскопия когерентного антистоксова комбинационного рассеяния, внутрире-зонаторная абсорбционная спектроскопия и др. Рассмотрению [c.197]

Стоянов Е. С. Изучение галогенидных комплексов висмута (III) и сурьмы (111) в экстрактах и водных растворах с использованием лазерной спектроскопии комбинационного рассеяния Автореф. дисс... канд. хим. наук 02.00.02 /АН СССР. Ин-т геохимии и аналит. химии им. В. И. Вернадского. — М., 1975. — 32 с. [c.96]

Значительно более разнообразны методы второй группы, использующие эхо-сигнал на смещенной длине волны спонтанное комбинационное рассеяние (СКР), рамановская спектроскопия комбинационного рассеяния (РСКР), когерентная антистоксова рамановская спектроскопия (КАРС), оптоакустические методы лазерной спектроскопии. Среди прочих методов лазерная флуориметрия выделяется простотой реализации, высокой чувствительностью, однако обладает слабой селективностью. Улучшение селективности потребовало создания ряда модификаций флуориметрии методов синхронной флуориметрии, метода ТЬ8-диаграмм, метода на основе эффекта Шпольского и др., а также интенсивного развития численных методов обработки спектров флуоресценции многокомпонентных органических смесей. Еще одним решением проблемы многокомпонентного флуоресцентного анализа является использование кинетической спектроскопии. [c.165]

Использование этих свойств лазеров позволило в значительной степени расширить возможности традиционных методов спектроскопии, а так"же решать принципиально новые задачи, которые до их появления даже не рассматривались. Круг научных и практических задач, находят,ийся в поле зрения лазерной спектроскопии, очень обширен. Наиболее важные направления связаны с работами по спектральному анализу с помош,ью лазеров, спектроскопии комбинационного рассеяния (КР), исследованию нелинейного поглощения, спектроскопии высокого разрешения с помощью перестраиваемых по частоте лазеров, гетеродинным методам измерения малых разностей частот и нелинейной лазерной спектроскопии сверхвысокого разрейгения. [c.374]

Изучение поверхности Рс1 с адсорбированным на нем ДМАБ осуществленное с использованием метода многократного нарушенного полного внутреннего отражения в инфракрасной области и метода лазерной спектроскопии комбинационного рассеяния света, не выявили частиц с В—Н-связью (vв-н = 1800— 2000 см ). Вместе с тем, исследования рентгеновскими методами при соблюдении приемов, обеспечивающих максимальный поток рентгеновских лучей, выявили в дифракционной картине несколько слабых максимумов между 3,5 и 7,5 А, т. е. в области наибольшей интенсивности дифракции как для ромбоэдрического, так и для тетрагонального бора. Это дает основание предположить, что на поверхности Рс1 присутствует, по меньшей мере, одна из модификаций элементарного бора. Учитывая, что восстановленный с помощью ДМАБ металл всегда содержит бор, следует предположить общность механизма разложения АБ в обоих случаях (в растворах ДМАБ и растворах химического никелирования). [c.159]

Главной трудностью при создании таких приборов было отсутствие монохроматических источников света. Те, что имелись, излучали кванты с изрядным разбпосом по энергии. А раз так, то и основная линия, и стоксова были довольно расплывчаты, что сильно затрудняло измерение. Проблема была решена, едва появились лазеры. Ведь их луч идеально монохроматичен. В последние годы Раман-спектрометры с лазерным возбуждением — не только красным, но и зеленым и синим — производятся серийно, и два традиционных, хорошо освоенных химиками, спектроскопических метода исследования дополнились третьим (его называют еще спектроскопией комбинационного рассеяния — КР). А дополняет он ИК- и УФ-спектры на редкость удачно. [c.173]

Изобретение лазера в 1960 г. положило начало третьему периоду в развитии спектроскопии КР. Появление этого источника излучения вновь вызвало огромный интерес к спектроскопии КР, и многие достижения, описанные в различных главах этой книги, стали возможными с применением лазеров. Использование лазерных источников света позволило провести эксперименты, которые ранее были недоступны или слишком сложны. Так, при помощи поляризованного лазерного излучения можно изучить изотропный и анизотропный вклады в переходы с А/ = 0. Направленность н малая расходимость луча лазера позволили изучать угловую зависимость рассеяния, а высокая интенсивность излучения сделала возможным исследование очень слабых и поэтому ранее ненаблюдаемых переходов. По этим причинам представляется целесообразным рассмотреть основные аспекты теории вращательного комбинационного рассеяния свободными молекулами, развитой Плачеком и Теллером [19, 20]. В дальней- шем эту теорию развили Расмуссен и Бродерсен [20а], однако в настоящее время ее использование в полном объеме недоступно. После обзора ранних работ будут описаны лазерная техника возбуждения спектров КР газов при низком давлении и полученные результаты. [c.145]

Тепловое ИК излучение было открыто У. Гершелем еще в конце XVIII в., а ИК спектры поглощения молекул впервые были получены лишь в начале XX в. Эффект комбинационного рассеяния света веществом был сначала предсказан теоретически А. Смека-лем, а экспериментально открыт Л. И. Мандельштамом и Г. С. Ландсбергом в СССР и независимо индийскими учеными. 4. В. Раманом и К. С. Кришнаном в 1928 г. Оба метода особенно успешно стали развиваться в середине нашего века ИК спектроскопия— в конце 40-х, начале 50-х годов, благодаря достижениям в создании необходимых оптических материалов и развитии электронной техники, а спектроскопия КР — в 60-х годах, в результате появления лазерных источников возбуждения этих спектров. [c.170]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология