Микроволновый шум

Г. Оптические методы анализа. Оптические методы анализа реагирующей смеси во многих случаях оказываются весьма удобными. В качеств оптических свойств, характеризующих систему, можно использовать поглощение при какой-то одной или нескольких длинах волн (в ультрафиолетовой, видимой, инфракрасной или микроволновой областях), показатель преломления смеси, вращение плоскости поляризации одним или несколькими веществами, рассеяние света макромолекулами или флуоресценцию некоторых из присутствующих веществ. [c.63]

Молекулы имеют электронные энергетические уровни, колебательные энергетические уровни и вращательные энергетические уровни. Переходы между вращательными уровнями попадают в микроволновую область спектра переходы между колебательными уровнями-в инфракрасную область, а переходы между электронными уровнями-в видимую и ультрафиолетовую области спектра. Инфракрасная спектроскопия и спектроскопия комбинационного рассеяния используются для наблюдения внутримолекулярных колебательных переходов. Поглощение света молекулами в видимой и ультрафиолетовой частях спектра обусловлено электронными переходами. График зависимости интенсивности этого поглощения от длины волны света называется спектром поглощения. [c.596]

Рассмотрим некоторые экспериментальные данные о свойствах агрегатов, состоящих из небольшого числа молекул воды. Наиболее изучены, разумеется, димеры. Для них мы располагаем не только термодинамическими, но и структурными данными. Так, были изучены отклонения молекулярного пучка паров воды в сильном электрическом поле [361] и вращательные переходы в димере воды (путем облучения молекулярного пучка в микроволновом диапазоне [362]). В результате удалось выяснить, что димеры воды имеют линейную структуру расстояние между атомами кислорода Яоо = 298 им, угол между связью 0Н---0 (этот угол близок к 180°) и биссектрисой угла Н—О—И молекулы акцептора равен 57°. Что касается энтальпии образования димеров (Н20)2, то различные экспериментальные методы дают довольно отличающиеся друг от друга результаты (табл. 8.1). [c.133]

Электронный парамагнитный резонанс представляет собой явление поглощения излучения микроволновой частоты молекулами, ионами или атомами, обладающими электронами с неспаренными спинами. Называют это явление по-разному электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) , электронный спиновый резонанс и электронный магнитный резонанс . Все эти три термина эквивалентны и подчеркивают различные аспекты одного и того же явления. ЯМР и ЭПР характеризуются общими моментами, и это должно помочь понять суть метода ЭПР. В спектроскопии ЯМР два различных энергетических состояния (если I = 7г) возникают из-за различного расположения магнитных моментов относительно приложенного поля, а переходы между ними происходят в результате поглощения радиочастотного излучения. В ЭПР различные энергетические состояния обусловлены взаимодействием спинового момента неспаренного электрона (характеризуемого т = /2 для свободного электрона) с магнитным полем — так называемый электронный эффект Зеемана. Зеемановский гамильтониан, описывающий взаимодействие электрона с магнитным полем, дается выражением [c.5]

На рис. 13-32 показана обобщенная диаграмма энергетических уровней произвольной молекулы. На ней изображены два электронных уровня, Еу и 2, а также относящиеся к ним колебательные и вращательные уровни. Обычно расстояния между электронными энергетическими уровнями намного превышают расстояние между колебательными уровнями, которые в свою очередь намного больше расстояний между вращательными уровнями. Электронные переходы молекулы (т. е. переходы с одного электронного уровня на другой) соответствуют поглощению или испусканию электромагнитного излучения в видимой и ультрафиолетовой частях спектра колебательные переходы соответствуют поглощению или испусканию излучения в ближней инфракрасной и инфракрасной областях спектра, вращательные переходы отвечают поглощению или испусканию излучения в дальней инфракрасной и более длинноволновых, вплоть до микроволновой, областях электромагнитного спектра. [c.585]

Теорема Крамерса [1] суммирует свойства многоэлектронных систем. Согласно этой теореме, у иона с нечетным числом электронов в отсутствие магнитного поля каждый уровень должен оставаться по меньшей мере дважды вырожденным. При нечетном числе электронов квантовое число должно иметь значение от 1/2 до +У. Таким образом, низшим уровнем любого иона с нечетным числом электронов должен быть по крайней мере дублет, называемый дублетом Крамерса. Это вырождение можно устранить магнитным полем, поэтому должен возникать регистрируемый спектр ЭПР. В то же время для системы с четным числом электронов Шу = 0, 1,. .., 7. Вырождение можно полностью снять кристаллическим полем низкой симметрии в этом случае остаются только синглетные уровни, которые могут отличаться по энергии настолько сильно, что в микроволновом диапазоне спектр ЭПР не наблюдается. Это иллюстрируется расщеплением энергетических уровней, показанным на рис. 13.1. Для систем с четным числом электронов основное состояние невырожденно и энергия перехода между состояниями с У = 1 и 7 = 0 достаточно часто лежит вне диапазона энергий микроволн. [c.203]

В табл. 13-4 указаны диапазоны электромагнитного излучения, энергия которого выражена в различных единицах, а также названы источники излучения и приемные устройства, применяемые в каждом диапазоне. Квантованный характер молекулярных энергетических уровней используется в современных спектроскопических исследованиях для идентификации молекул и выяснения их молекулярного строения. Например, изучение вращательных переходов методами спектроскопии в дальней ИК-области и микроволновой спектроскопии дает исключительно точные сведения [c.587]

Величина многочленной функции вращательного движения зависит от температуры, основных моментов инерции и симметрии молекулы. Моменты инерции можно рассчитать по величинам углов и длин связей или с помощью инфракрасных или микроволновых спектров молекул. [c.371]

Спектрометр ЭПР устроен таким образом, что он работает при фиксированной частоте микроволнового излучения. Напряженность магнитного поля меняется, и горизонтальная ось на рис. 9.5 прокалибрована в эрстедах. Можно установить любую величину напряженности поля и проводить рег страцию спектра с этой точки. Если нужно произвести идентификацию, точность измерения должна быть выше, чем дают приборные щкалы. В этом случае наряду с частотомером пользуются внешним стандартом — дифенилпикрилгидразилом (ДФПГ), -фактор которого равен 2,СЮ37 0,(ХЮ2. Предполагается, что развертка поля является [c.16]

Неионизирующие излучения имеют более низкую энергию. Излучение в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах спектра — это неионизирующая радиация. Когда эти виды излучений передают свою энергию веществу, происходит возбуждение молекул усиливаются их колебания или электроны переходят на более высокий уровень. В результате такого переноса энергии могут происходить химические реакции, как, например, при приготовлении пищи в микроволновых печах. Длительное неионизирующее облучение также может нанести вред организму. Солнечные ожоги, например, вызываются длительным действием неионизирующего излучения Солнца. Микроволновое и инфракрасное излучения могут оказать пагубное воздействие на организм. [c.304]

Из известной величины напряженности поля в резонансе Я, используя соотношение АЕ = /7У и уравнение (9.2), можно рассчитать у-фактор. Для микроволнового излучения частотой 9,520 ГГц [c.61]

О а Е к оказывают на спектр ЭПР, показано на рис. 13.22. При J = = 260 см в Си2(ОАс)4 в спектре ЭПР не наблюдаются переходы между состояниями с 5 = 0 и 5=1. Обменное взаимодействие приводит к низкоэнергетическому состоянию 5 = 0, поэтому с падением температуры снижается интенсивность сигналов. Эта температурная зависимость приводит к значению J, равному — 260 см " что соответствует разделению состояний с 5 = 0 и 5=1 величиной 27, или — 520 см". В рассмотренном ранее спектре порошкообразного образца расщепление полос д и обусловлено двумя переходами с АМ = 1, усредненными по ориентациям. В относительно редкой ситуации, когда параметр обмена J меньше, чем доступная энергия микроволнового [c.248]

Хорошим примером может служить молекула аммиака. Как было экспериментально установлено на основании анализа ее вращательного спектра, в NHg имеют место инверсионные колебания, т. е. молекула как бы выворачивается наизнанку . Определенный из микроволновых спектров барьер инверсии оказался равным 24,3 кДж/моль. Какой предстанет эта молекула перед исследователем, зависит от метода ее изучения. [c.117]

Разность энергий спиновых состояний а и (3 в магнитных полях обычно используемой в методе ЭПР напряженности (несколько тысяч эрстед) соответствует частотам микроволнового диапазона. Для поля напряженностью в 10000 Э Д , согласно уравнению (9.2), составляет 28 026 МГц, [c.6]

Для исследований ЭПР не следует выбирать такие растворители, кяк вода, спирты и т.д., так как они отличаются высокой диэлектрической проницаемостью и сильно поглошают энергию микроволнового излучения. Их можно использовать только в тех случаях, когда образец дает сильный сигнал и помещается в специальную ячейку (с очень небольшим диаметром ампулы для образца). Методом ЭПР можно изучать газы, растворы, порошки, монокристаллы и замороженные растворы. Проводить исследование замороженных растворов удобнее всего, когда [c.6]

Большое значение имеет также материал, из которого изготовлена ампула для образца. Если отношение сигнала к шуму мало, предпочтительна ампула из кварца, поскольку пирекс в большей степени поглощает микроволновое излучение и сам способен дать сигнал ЭПР. [c.9]

Константа изотропного " N- TB в N02 составляет 151 МГц, а максимальное значение константы анизотропного СТВ равно 12 МГц. Из величины СТВ 1540 МГц, ожидаемой для одного электрона на 25-орбитали азота, и величины СТВ 48 МГц, ожидаемой для электрона на 2/7-орбитали, рассчитано, что составляет 0,10, и обнаружено, что Рр составляет 0,25 при отношении 2р/2х = 2,5. Для. р -орбитали это соотношение должно быть равно 2,0, поэтому полученный результат предполагает, что орбиталь, связывающая кислород, имеет больший р-характер, чем 5р--орбиталь, и что угол превышает 120"". Из микроволнового спектра N 2 в газовой фазе следует, что угол равен 134 [c.42]

Исследоваг1не рефракции (преломления) света, определения дипольного момента, поляризации, магнитной проницаемости также дают ценные сведения о соответствующих свойствах молекул. В последнее время быстрое развитие получили методы, основанные на тонком исследовании магнитных свойств веществ в особых условиях при работе в микроволновой области радиочастот. [c.89]

Дополнительно к этим прямым измерениям разности энергий уровней квадруполя за счет поглощения энергии радиочастотного излучения та же информация может быть получена из тонкой структуры в чистом вращательном (микроволновом) спектре газа. Различные ядерные ориентации дают несколько различающиеся по величине моменты инерции, что приводит к тонкой структуре в микроволновом спектре. Могут быть проведены непосредственные измерения поглощения энергии ра- [c.265]

Осложнения и ограничения, связанные с применением спектроскопии ЯКР, обусловлены тем, что непосредственное измерение переходов ядерного квадрупольного резонанса может осуществляться лишь в твердых веществах. Из-за сложности микроволнового спектра больших молекул эти измерения — единственный источник информации [c.276]

К настоящему времени методами УФС и РФС исследовано значительное число небольших газообразных молекул. Изучены также некоторые радикалы и частицы в возбужденных состояниях. Были зарегистрированы [42] три ожидаемых состояния О ( Р, и О) [42]. Для получения возбужденных частиц О2 ( А ) использовали безэлектродный микроволновый разряд их фотоэлектронный спектр демонстрирует колебательно-структурированный пик, обусловленный образованием О2 ( П ). Сопоставление с пиком, соответствующим ионизации основного состояния О2 до того же ионного состояния, дает величину потенциала адиабатической ионизации О2 ( А,,), равную 11,09 + 0,005 эВ [43]. [c.342]

Микроволновые и радиочастотные спектры. В отличие от оптических спектральных приборов в радиоспектроскопе нет диспергирующего устройства, подобного призме или дифракционной решетке. Радиоспектроскоп — полностью электронный прибор очень высокой чувствительности. Его обязательными частями являются источник излучения, отражательный клистрон (область с V — = 1,5 — 0,5 см ), поглощающая ячейка, прибор для измерения частоты, детектор излучения СВЧ, усилитель детектированной мощности и индикатор. [c.150]

Радиоспектроскопы отличаются разрешающей способностью, не достигаемой в обычной спектроскопии, что позволяет измерять частоты с точностью до седьмого знака ( ), а ширину линий с точностью до 50 кГц. Благодаря этому в микроволновой радиоспектроскопии могут быть получены сведения о структурных характеристиках молекул, которые превосходят по точности данные других методов. Особенно больших успехов достигла микроволновая радиоспектроскопия при излучении свойств ядер, явления парамагнитного резонанса и др. [c.150]

По правилу отбора для спектров поглощения в микроволновой и дальней ИК-области Д/ = / — j" = +1. Положение линий во вращательном спектре может быть записано в виде [c.22]

Определите момент инерции и вращательную постоянную (м ) молекулы O S, если в микроволновой области спектра в спектре по глощения наблюдаются максимумы поглощения (м ) 81, 143 121 714 126, 686 202, 886. Молекула O S линейная, тип симметрии [c.30]

Спектральные методы дают широкие возможности для наблюдения и исследования соответствующих аналитических сигналов в различных областях спектра электромагнитного излучения— это у-лучи, рентгеновское излучение, ультрафиолетовое (УФ), оптическое и инфракрасное излучение, а также микроволновое и радиоволновое. Энергия квантов перечисленных видов излучения охватывает очень широкий диапазон от 10 до 10 эВ, соответствующий диапазону частот от до 10 Гц. [c.7]

Микроволновая спектроскопия. В микроволновой области фотоны имеют длины волн от 30 до 0,06 см (V от ЫО до 5-10 1 секг ) и соответственно энергии — от 4 до 2000 дж1моль. В этой области спектра энергия фотона мала, поэтому возникают изменения только во вращательном движении, что дает возможность вычислять моменты инерции молекул. Поглощение энергии происходит при определенных частотах, которые и используются для определения моментов инерции газообразных молекул. [c.67]

Уайт разработал метод импульсного питания энергией, при котором удается получить более высокий ток короны и пиковое напряжение, которое на несколько киловатт выше, чем при обычном выпрямлении. Оборудование, используемое для этой цели, аналогично разработанному для микроволнового радара. Оно включает линейный импульсный генератор, в котором энергия накапливается в высоковольтном конденсаторе, а затем разряжается на потребителя. Продолжительность импульса — порядка нескольких сотен микросекунд, частота импульса несколько сотен раз в секунду. Импульсный выход может быть скоммутирован с несколькими секциями электрофильтра. Такой режим работы на 50—60% повышает эффективность улавливания, наполовину сокращая потери установки. [c.503]

Принцип действия влагомера основан на поглощении энергии микроволнового излучения водонефтяной эмульсией. Первичный преобразователь устанавливается на вертикальном участке. Направление потока снизу вверх. [c.63]

Уравнения (4.66) — (4.68) для энергии взаимодействия справедливы и в классической и в квантовой механике. Различие состоит лишь в расчете моментов (г и 0, причем эти моменты могут быть вычислены только квантовомеханическими методами, тогда как с помощью классической механики этого сделать нельзя. Другими словами, плотность заряда р должна быть найдена с помощью квантовомеханических расчетов. Практически такие расчеты трудно выполнить с желаемой точностью, поэтому предпочтение отдается экспериментальному определению моментов. Дипольный момент можно определить по диэлектрическим свойствам или, например, по эффекту Штарка в микроволновом спектре. Молекулярным дипольным моментам посвящена обширная литература компактный обзор по этому вопросу приведен в работе Уэтерли и Уильямса [57]. Определить экспериментально квадрупольный момент гораздо сложнее. Для этого используются такие обусловленные давлением эффекты, как уширение микроволнового спектра и поглощение в инфракрасной части спектра. Обзор всех этих методов приводится в работе Букингема [55]. Около половины известных в настоящее время [c.196]

Природа взаимодействия столь различающихся по энергии квантов с веществом принципиально неодинакова. Так, излучение уквантов связано с ядерными процессами, излучение квантов в рентгеновском диапазоне обусловлено электронными переходами во внутренних электронных слоях атома, испускание квантов УФ- и видимого излучения или взаимодействие вещества с ними — следствие перехода внешних валентных электронов (сфера оптических методов анализа), поглощение ИК- и микроволновых квантов связано с переходом между колебательными и вращательными уровнями молекул, а излучение в ра-диоволновом диапазоне обусловлено переходами с изменением ориентации спинов электронов или ядер атомов. Для решения разнообразных задач наибольшее значение имеют спектральные методы анализа, оперирующие с излучением рентгеновского, оптического, ИК- и радиоволнового диапазонов. В данном практическом руководстве по физико-химическим методам анализа рассматриваются оптические методы, которые традиционно делятся па оптическую атомную и оптическую молекулярную спектроскопию. В первом случае аналитические сигналы в области спектра от 100 до 800 нм являются следствием электронных переходов в атомах, во втором — в молекулах. [c.7]

Первая СВЧ-печь типа Радерендж для нагрева пищевых продуктов, в которой использован резонатор прямоугольной формы, была выпущена в США в 1947 г. За период с 1957 по 1962 г, число подобных установок возросло с 3000 до 1000000 шт,, с 1965 по 1980 г. производство возросло в десятки раз, а в Англии в 40 раз [40], В Японии, начиная с 1975 г,, массовый выпуск бытовых микроволновых печей составил свыше 1 млн, в год [46]. В Советском Союзе в 1967 г, был освоен выпуск СВЧ-печи Волжанка , мощность рабочей -камеры которой составила 2,5 кВт, Сведения о различных технологических СВЧ-установках содержатся в работах [40,41]. [c.170]

Пути эксперимеитального исследования строения молекул. Энергетические параметры различных процессов, происходящих в молекулах, наиболее удобно определять путем исследования спектров этих молекул. Каждая линия спектра всегда отвечает какому-то определенному изменению состояния молекулы и количественно характеризует происходящее при этом изменение энергии молекулы. В свободных атомах такими процессами могут быть только переходы электронов, а в молекулах, кроме того, — изменения энергии колебания атомов или, атомных групп, составляющих данную молекулу, изменения энергии вращения молекулы в целом или вращения одной части ее относительно другой. Энергетические эффекты этих процессов сильно различны и относятся к разным областям спектра от ультрафиолетовой и видимой части его до инфракрасной и микроволновой областей, т. е. до области радиочастот (радиоспектроскопия). Таи как различные изменения состояния молекулы могут происходить одновременно, накладываясь одно на другое, то все это приводит к большой сложности моле кулярмых спектров. После того как научились расшифровывать такие спектры были получены чрезвычайно ценные и многообразные данные, количественно ха рактеризующие различные процессы, происходящие в молекулах данного веще ства, и многие особенности их внутреннего строения. [c.89]

В аналитической оптической молекулярной спектроскопии наблюдают и исследуют аналитические сигналы в области 100— 800 нм, вызванные электронными переходами внешних валентных электронов. Поглощение излучения в ИК- и микроволновой области, связанное с изменением вращения и колебания молекул, часто используют в целях идентификации различных со-гдиненнй. Методы аналитической оптической молекулярной спектроскопии удобны для решения практических задач широкого профиля и имеют наибольшее значение в аналитической химии. [c.52]

Молекулы классифицируются по их моментам инерции (рис. 16). Линейные молекулы, например НС1, H N и другие, имеют два равных момента инерции / , и 1 . Молекулы типа сферического волчка, например СН4, I4, имеют три равных между собой момента инерции вокруг осей а, Ь п с, т. е. 1 = 1 = 1 с- Молекулы типа симметричного волчка, например NHg, PHg, имеют Молекулы типа асимметричного волчка, например H2 I2 и СНдОН, имеют три разных момента инерции По линиям микроволнового [c.68]