Лазер, использование в спектроскопии рассеяния

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]

Рамановская спектроскопия гораздо более приспособлена к использованию оптоволоконной технологии, чем инфракрасная спектроскопия. Разработаны оптоволоконные зонды для измерения рассеяния света и люминесценции. При использовании лазера в качестве источника света эти устройства можно применять и для реализации метода рамановской спектроскопии. Эти датчики состоят из оптоволоконного пучка и оптического окна в конце волокон. В пучке оптические волокна распределены таким образом, что в центре находится одно-единственное волокно, по которому идет свет от источника, и несколько других сходных волокон по краям пучка собирают рассеянный пробой свет (рис. 16.4-4). Этот тип распределения волокон обеспечивает максимальную эффективность сбора рассеянного излучения. Линзы обычно фокусируют свет от [c.660]

Р-ции открыты А. Ладенбургом соотв. в 1876, 1883 и 1884. ЛАЗЕРНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ, раздел оптич. спектроскопии, изучающий полученные с помощью лазеров спектры испускания, поглощения и рассеяния. Любой метод оптич. спектроскопии м. б. существенно улучшен при использовании лазеров. Вместе с тем разработаны принципиально новые методы, напр, нелинейной спектроскопии. [c.294]

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]

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]

Поскольку спектроскопия комбинационного рассеяния подробно рассмотрена в ряде книг и обзоров [2—8], мы обсудим только некоторые последние достижения, представляющие интерес для применения в аналитической химии [266]. Приводимые ниже примеры иллюстрируют различные методы спонтанного комбинационного рассеяния с использованием лазеров с фиксированной и перестраиваемой частотой, когерентное антистоксово комбинационное рассеяние и инверсное комбинационное рассеяние внутри резонатора лазера. [c.309]

Заканчивая рассмотрение спектров комбинационного рассеяния, следует заметить, что за последние годы интерес к этому разделу спектроскопии заметно возрос. Объясняется это как новыми методическими возможностями, расширяющими область применения традиционной спектроскопии спонтанного комбинационного рассеяния, что связано с использованием в качестве источников во. буждения лазеров, обладающих чрезвычайно монохроматическим излучением, так и открытием нового явления — вынужденного комбинационного рассеяния, позволяющего получать существенно новую информацию об изучае.мом веществе. [c.65]

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]

Рамановская спектроскопия основана на исследовании спектров рассеяния света. При столкновении фотона с молекулой может иметь место упругое соударение, при котором фотон не теряет энергию, но изменяет направление своего движения. Такое рассеяние известно под названием рэлеевского и лежит в основе метода определения молекулярных весов соединений. Соударения могут быть также иеупругими они характеризуются тем, что энергия молекулы и фотона изменяется. Поскольку эти изменения носят квантовый характер и определяются колебательными и вращательными уровнями молекулы, анализ спектра рассеянного света (спектра Рамана) дает почти ту же информацию, что и обычный инфракрасный спектр. Необходимо, однако, помнить один момент правила отбора в этих двух случаях различаются. В инфракрасной спектроскопии разрешены одни переходы, в раман-спектро-скопии — другие. Таким образом, имеет смысл снять и тот и другой спектр исследуемого образца. До недавнего времени раман-спектроско-пия находила весьма ограниченное применение из-за малой интенсивности рассеянного света. Однако использование для возбуждения лазеров существенно повысило ценность указанного метода [16—20]. В качестве примера на рис. 13-4,5 приведен раман-спектр 1-метилурацила. Заметим, что интенсивность полосы амид II (относительно полосы амид I) в раман-спектре значительно меньше, чем в инфракрасном спектре поглощения. Особый интерес представляет резонансная раман-спектроскопия [19—21], где используется лазерный пучок с длиной волны, соответствующей длине волны электронного перехода. Рассеяние света при этом часто существенно усиливается на частотах, которые отличаются от частоты лазера на частоту рамановского рассеяния, происходящего на группах хромофора или на группах молекулы, соседствующей с хромофором. Несмотря на определенные экспериментальные трудности, указанный метод позволяет изучать структурные особенности какого-либо конкретного участка макромолекулы. [c.13]

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]

Спектроскопия комбинационного рассеяния. Возросший интерес к спектроскпии КР вызван тем, что налажен серийный выпуск приборов, в которых в качестве источника излучения применяются лазеры [10]. Тем не менее это не привело к более широкому использованию данного метода для определения констант устойчивости, хотя в целом он более перспективен, чем ИК-спектроскопия имеется возможность исследовать водные-растворы и работать со стеклянными кюветами. Спектроскопии комбинационного рассеяния присущи следующие недостатки [c.147]

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]

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]

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]

Новые возможности для количественного анализа открывают инструментальные преимущества ИК-спектроскопии фурье-преобразования, к числу которых относятся такие, как низкий уровень рассеянного света (менее 0,01%), хорошая точность измерения интенсивности сигналов (лучше чем 0,1%) и высокая точность измерения волновых чисел (лучше чем 0,01 см при использовании гелий-неонового лазера в качестве стандарта). В сочетании с компьютером можно осуществлять быстрое и точное накопление и вычитание спектров исследуемого вещества сравнения, что позволяет, используя кюветы с достаточной длиной оптического пути, проводить количественное определение микропримесей (10—20 млн ) даже в условиях сильного фонового поглощения. Еще одним преимуществом инфракрасной фурье-спектроскопии для количественного анализа является возможность четкой записи и сравнения спектров в широком интервале концентраций [8]. [c.271]

Множество неорганических соединений исследовано методом спектроскопии КР еще до появления лазера [1, 2]. Однако большинство из них изучено в растворах, и только несколько детальных исследований с поляризационными измерениями выполнено на монокристаллах. Часто полученные данные были либо неполными, либо ошибочными, а сделанные выводы о симметрии молекул из-за отсутствия сведений о поляризации линий КР вызывали сомнения. Ситуация полностью изменилась с появлением лазера непрерывного действия, сколлимированное, поляризованное и практически монохроматическое излучение которого является идеальным для спектроскопии КР монокристаллов даже небольшого размера. Сразу после открытия эффекта КР стало ясно значение измерений анизотропии комбинационного рассеяния кристаллов для отнесения колебаний. На кристаллах выполнено несколько превосходных пионерских работ ), в частности индийскими [8] и французскими учеными [18]. Однако такие исследования смогли стать рутинными лишь после того, как в качестве источника излучения был использован лазер. Коллимация пучка более важна, чем мощность излучения лазера, а последняя часто меньше мощности хороших ламп типа Торонто, применение которых стимулировало развитие спектроскопии КР в течение 50-х и начале 60-х годов. [c.408]

При использовании импульсного рубинового лазера с удвоением частоты [269] или нмиульсных ультрафиолетовых лазеров стала ВОЗМОЖНО) днстанциоиная спектроскопия комбинационного рассеяния загрязняющих воздух веществ на уровне нескольких частей на миллион на расстояниях порядка нескольких километров. Детекторы с временным стробированнем позволяют получить разрешение порядка нескольких метров, а метод счета фотонов еше больше увеличивает чувствительность [c.310]

В 1968 г. исполнилось сорок лет со дня открытия явления комбинационного рассеяния света. За это время спектроскопия комбинационного рассеяния заняла прочное место среди различных других методов исследования состава и строения вещества, причем значение ее все возрастает. Особенно резкий скачок в развитии спектроскопии комбинационного рассеяния света произошел в последние несколько лет вследствие усовершенствования техники исследований, в особенности в связи с использованием лазеров в качестве источников возбуждающего излучения. Применение новых методов исследования дает возможность получать спектры комбинационного рассеяния не только прозрачных объектов, как это былс в течение долгого времени, но также дисперсных и по глощающих объектов. Значительно понизились требования к количеству вещества, необходимого для получения спектров. Все это резко расширяет круг объектов, доступных для исследования методами спектроскопии комбинационного рассеяния света. [c.7]

Лазеры применяют также при изучении комбинационного рассеяния и рассеяния Мандельштама -Бриллюэна [118]. Последнее возникает в результате взаимодействия монохроматического (лазерного) излучения с термоакустическими флуктуациями в исследуемом вешестве. Рассеяние Мандельштама - Бриллюэна и его использование для анализа биологических систем обсуждается в работе [84]. Комбинационное рассеяние наблюдается при взаимодействии когерентного лазерного света с веществом, что приводит к сдвигу частоты рассеянного света, содержащему информацию о молекулярных колебаниях в исследуемом образце. Спектроскопию комбинационного рассеяния используют для изучения многих биомолекул in vitro [79, 100], а с педавнегс времени - и интактных клеток [57]. [c.542]

Если в процессе рассеяния свет возбуждает рассеивающий центр на более высоком колебательном уровне, энергия теряется и частота уменьн1ается. С другой стороны, если рассеивающий центр находится на более высоком колебательном уровне (например, за счет предварительных столкновений с молекулами растворителя), он может передавать свою колебательную энергию падающему свету и таким путем увеличивать его частоту. При обычно используемых температурах число молекул, обладающих запасом колебательной энергии, меньше, чем число молекул, не обладаюпщх таковым, поэтому чаще частота уменьшается. Таким образом, спектроскопия комбинационного рассеяния, как и ИК-спектроскопия, изучает колебательные переходы. Ранее, ввиду отсутствия источников света высокой интенсивности и очень низкой интенсивности рассеянного света, метод КР-спектроскопии применялся относительно редко. К тому же изменения частот так малы, что требуется свет с высокой степенью монохроматичности. Обе эти проблемы были недавно решены путем использования в современных приборах лазеров. Это важный шаг вперед, так как КР-спектроскопия имеет то важное преимущество перед ИК-спектроскопией, что можно работать в растворах Н2О. На рис. 14-23 показан типичный КР-спектр. [c.412]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология