Лазерная спектроскопия высокого разрешения

Лазерная спектроскопия высокого разрешения. Как уже говорилось, лазеры на красителях могут генерировать линии, ширина которых доходит до 2—3 мгц, и, хотя эта величина гораздо больше, чем даваемая лучшими [c.379]

Другим примером применения лазерной спектроскопии высокого разрешения служит работа по исследованию спектра поглощения в молекулярном [c.380]

Лазерные спектрометры высокого разрешения. Основой приборов высокого разрешения, работающих в видимой области спектра, являются перестраиваемые лазеры на красителях. Достигнутое разрешение ( 10 ), определяемое шириной выделенной линии лазерного излучения, примерно совпадает с допплеровским пределом уширения линий и обеспечивает решение задач атомной и молекулярной спектроскопии в газовой фазе. Известно много лабораторных макетов приборов, однако серийное производство пока отсутствует. В ИК-области наряду с многочисленными ла- [c.12]

В спектроскопии высокого разрешения измерение длин волн линий молекулярных лазеров дает ряд несомненных преимуществ. Вследствие сравнительно высокой интенсивности большинства лазерных линий было получено хорошее отношение сигнал/шум, что позволило точно определить длину волны в таких спектральных диапазонах, где чувствительность детекторов низка. Сам лазерный резонатор может работать как интерферометр Фабри —Перо с большой базой. Высокая интенсивность создает и дополнительные преимущества, поскольку для измерения абсолютного значения частоты излучения лазера можно использовать метод смещения частот. Выходной сигнал лазера с частотой Уь смешивается с калиброванной лазерной линией Ус в нелинейном кристалле илн на точечном контактном диоде-смесителе. Калиброванную лазерную линию [c.305]

ЛАЗЕРНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ, раздел оптич спектроскопии, изучающий полученные с помощью лазера спектры испускания, поглощения, рассеяния Л с позволяет исследовать в-ва на атомно-мол уровне с высокой чувствительностью, избирательностью, спектральным и временным разрешением [c.564]

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]

Тенденции спектрального приборостроения высокого разрешения для ИК-области на 1970 г. рассмотрены в [2]. За последующие годы возросла роль лазерных экспериментов и расширились применения вычислительной техники в измерительных системах и в обработке результатов измерений, faк это, в частности, показали состоявшиеся в сентябре 1978 г. VI Международный семинар по ИК-снектроскопии высокого разрешения (Прага) и IV Всесоюзный симпозиум по молекулярной спектроскопии высокого и сверхвысокого разрешения (Новосибирск). [c.154]

Упомянем еще об исследовании тонкой структуры вращательных уровней с помощью лазерных спектрометров [75, 88]. Аппаратура высокого разрешения нашла применение и в спектроскопии твердого тела. [c.204]

В последней части разд. 5.2 приведены некоторые специфические приложения лазерной абсорбционной спектроскопии к аналитической химии. В разд. 5.3 рассматривается оптическое возбуждение молекул с помощью лазеров. Этот метод позволяет провести большое число различных исследований возбужденных состояний с высоким разрешением. В качестве примеров можно назвать флуоресценцию, индуцированную лазерным излучением, измерения времен жизни возбужденных состояний, спектроско- [c.243]

Высокая спектральная яркость и узкополосность лазерного излучения и особенно возможность плавной перестройки длины волны излучения лазера в некотором диапазоне длин волн дают спектроскопии молекулярного иоглощения такие несомненные преимущества, что введение лазеров в спектроскопию без преувеличения можно назвать началом новой эры в этой области. Благодаря высокому разрешению и чувствительности лазерной спектроскопии многие эксперименты, которые нельзя было бы провести с некогерентными источниками света, стали возможны при использовании лазеров. [c.245]

Спектроскопия с пространственным разрешением может применяться достаточно успешно во всех тех случаях, когда в качестве аналитического сигнала используется прямое излучение факела, образующегося под действием лазерного излучения. Как было показано ранее, в этом излучении вследствие высокой температуры и давления в непосредственной близости от зоны дей-. ствия лазера содержится достаточно интенсивный непрерывный спектр. Кроме того, из-за уширения спектральных линий отношение интенсивности линий к фону и, следовательно, чувствительность может принимать значения, далекие от оптимальных. [c.101]

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]

Допплеровское уширение линии рэлеевского рассеяния невелико. Для макромолекул в растворе оно составляет сотни Гц. Измерение столь малого уишрення спектральной линии требует экспериментальной техники, обеспечивающей разре- шение ы/Лы 10 . Столь высокое разрешение стало практически возможным толь-i/ ко в 60-е гг. после появления лазерных источников света и технического осущвст-(, вления спектроскопии высокого разрешения. [c.220]

Спрашивается, как удалось создать столь сжатую энциклопедию этих фотопроцессов, поче г> цитируемые работы берутся в основном из десятилетия 1972— 1982 гг. Ответ прост — это связано с настоящей революцией, происходящей за последние 20 лет в области оптических методов, в первую очередь с развитием лазерной спектроскопии высокого и сверхвысокого временного разрешения, Теперь достоверно установлено, что даже у относительно медленных химических реакций, отдельные элементарные стадии протекают очень быстро — в мнкрогекундно1 г, ианосекундном и дзже в пикосекундном временных диапазонах. С введением в методики флеш-фотолиза и им пульного радиолиза источников, генерирующих импульсы наносекундного временного диапазона, появилась возможность наблюдать и регистрировать кннетикн таких процессов, как дезактивация триплетных и некоторых синглетны к [c.5]

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]

Спектрометры высокого разрешения позволяют измерять очень тонкие расщепления B. . молекул и определять молекулярные параметры с высокой точностью. Так, длины связей находят по B. . с точностью до тысячных долей нм, валентные углы-до десятых градуса. Микроволновая спектроскопия наряду с газовой э.гектронографией — осн. метод изучения геометрин молекул. Все шире применяется для этих целей также лазерная КР-спектроскопня и Фурье-спектроскопня. [c.430]

В ближайшие 5—10 лет в массовых областях применения сохранятся в основном традиционные спектроскопические методы и приборы. Однако одно из существенных направлений развития спектральных приборов будет связано с лазерными методами и с использованием лазеров. Лазеры позволяют создать принципиально новые приборы. Можно выделить три направления в лазерном спектральном приборостроении. Во-первых, это разработка приборов и методов, которые в принципе невозможны без применения лазеров, в частности приборы для многофотонной спектроскопии, для спектроскопии сверхвысокого разрешения (внутри допплеровского контура), спектроскопип с временным разрешением лучше 10 с. Во-вторых, развитие спектроскопических методов, в которых лазеры обеспечат скачок значений основных приборных параметров. Сюда относятся внутрирезонаторная спектроскопия, спектроскопия высокого разреп1ения. Третьим направлением можно считать сочетание классических и лазерных устройств, приводящее к значительному повышению возможностей спектроскопических методов, что осуществлено, например, при регистрации спектров КР с лазерным возбуждением. [c.11]

Для исследования молекулярных спектров используются и лазерные спектрометры. Однако здесь их применение в настоящее время очень ограничено из-за того, что область непрерывной перестройки с узкой линией составляет лишь 1—5 см- , затем следует скачок моды . Он сильно затрудняет абсолютную привязку по частоте и идентификацию спектров. Точность калибровки по длинам волн, как правило, на порядок — два ниже, чем на фурье-спектрометрах высокого разрешения. Отметим также, что фурье-спектрометры во многих случаях уже обеспечивают разрешепие, ограниченное допплеровским уширенн-ем [1421, выше которого нет смысла подниматься при исследовании спектров методами линейной спектроскопии. Допплеровская ширина бстд уменьшается с ростом массы молекулы пг(бстд пут), однако еще быстрее уменьшается расстояние Аст между вращательными компонентами вследствие роста момента инер- [c.203]

Подавляющее большинство спектральных исследований в атомной, молекулярной спектроскопии и спектроскопии твердого тела осуществляется на классической спектральной аппаратуре и списывать ее в архив было бы крайне преждевременно. Такие ценные качества ее, как стабильность, надежность, простота, малое энергопотребление, безопасность, еще долгое время будут обеспечивать классической спектральной аппаратуре почетное место в физическом эксперихменте и обойтись без нее будет невозможно. Как было показано, лазерные спектрометры уступают дифракционным и фурье-спектрометрам высокого разрешения по ширине рабочей области спектра, точности определения волновых чисел, а во многих случаях — по разрешению (см. рис. 1). [c.205]

Атомная н молекулярная спектроскопия — это одна из тех областей науки, на развитие которой огромное влияние оказали лазеры. Вот лишь несколько типичных примеров того переворота, который был совершен в этой области лазерными источниками излучения, давшими уникальный подход к решению ряда фундаментальных и прикладных проблем. Получена новая спектральная информация, которую трудно нли невозможно было получить методами классической спектроскопии благодаря устранению донлеровского уширения стала реальной спектроскопия атомов и молекул чрезвычайно высокого разрешения осуществлено селективное возбуждение и детектирование отдельных атомных и молекулярных состояний. [c.7]

Многие молекулярные спектры поглощения в видимой и ультрафиолетовой областях соответствуют электронным переходам с такой высокой плотностью линий, что среднее расстояние между ними меньще доплеровского ущирения. Отсюда следует, что при использовании спектроскопии, ограниченной доплеровским уширением, они всегда представляют собой квазинепрерывные спектры. Вся информация о молекулярной структуре, которую можно в принципе получить из положения линий и расстояния между ними, в этом случае маскируется доплеровским уширением. Для того чтобы разрешить отдельные линии и исследовать структуру возбужденных электронных состояний, разработана спектроскопия, свободная от доплеровского уилирсния и ограниченная только естественной шириной линии. Поскольку в видимой и ультрафиолетовой областях спектра естественная ширина линии на два-три порядка меньше доплеровской ширины, эти методы дают весьма значительное улучшение разрешения. Ниже будут кратко обсуждены наиболее важные методы лазерной спектроскопии поглощения, свободные от доплеровского уширения. [c.272]

В последние годы возможности спектроскопии комбинационного рассеяния чрезвычайно расширились благодаря применению лазеров в качестве источников возбуждения с их помощью были зарегистрированы частоты ниже 20 см . Таким образом, появилась возможность исследования многочисленных окрашенных соединений путем выбора соответствующей возбуждающей частоты. Лазерные источники значительно облегчают изучение твердых образцов, особенно порошков с их помоицэю получены спектры газов с исключительно высоким разрешением. Некоторым недостатком метода является возможность термического разложения или фоторазложения образца в лазерном луче в инфракрасной области такие эфс кты значительно менее вероятны. Эту трудность, однако, можно обойти, если использовать специальные кюветы с охлаждением. Методы комбинационного рассеяния имеют еще одно преимущество они незаменимы при исследовании водных растворов, которые практически непрозрачны в инфракрасной области спектра. [c.10]

Перенос электрона в РЦ. Кинетика электроннного транспорта в РЦ пурпурных бактерий была детально расшифрована с помощью методов абсорбционной и флуоресцентной спектроскопии высокого временного разрешения вплоть до 10 с. Возбуждение РЦ лазерным импульсом индуцирует характерные изменения поглощения редокс-кофакторов (см. рис. XXVH.16), времена нарастания и исчезновения которых соотвествуют переносу электрона между отдельными редокс-компонента-ми РЦ. [c.313]

Природу, структуру и электронное состояние промежуточного продукта. Для абсорбционной спектроскопии можно использовать источник белого света в сочетании со спектрографом для получения фотографически зарегистрированного обзорного спектра поглощающих соединений в реакционной системе. В других случаях для сканирования спектрального диапазона может применяться монохроматор с фотоэлектрическим приемником. Многие исследуемые короткоживущие интермедиаты обладают достаточно большим оптическим поглощением из-за наличия разрешенного электронного дипольного перехода на более высокий уровень энергии, В этом случае, например, триплетные возбужденные состояния могут наблюдаться по их триплет-триплетному поглощению. В общем случае индивидуальные полосы поглощения имеют тем большую амплитуду, чем они уже. Вследствие этого эффекта атомы имеют разрешенные линии поглощения с особенно большими амплитудами. При количественных измерениях поглощения обычно выбирается длина волны, при которой наблюдается сильная полоса поглощения и на нее не накладываются полосы поглощения других соединений, В экспериментах по оптическому поглощению в качестве источника света можно применять лазеры. Очень эффективны в лазерных абсорбционных исследованиях перестраиваемые лазеры на красителях, особенно для веществ с узкими полосами поглощения (таких, как атомы и малые радикалы), поскольку лазерное излучение отличается высокой монохроматичностью и узкой спектральной полосой. Повышения поглощения можно достигнуть, заставив световой пучок многократно пересекать образец с помощью соответствующего расположения зеркал в многопроходовом абсорбционном эксперименте. Вновь для этой цели превосходно подходят лазеры благодаря малой расходимости лазерного пучка. В ряде случаев можно создать источник света, который спектрально адекватен абсорбционным свойствам именно исследуемых соединений. Например, можно сконструировать электрические разрядные лампы, содержащие подходящие газы и испускающие резонансные спектральные линии (при переходе из первого возбужденного состояния в основное) многих атомов и простых свободных радикалов. Очевидно, что резонансные спектральные линии точно соответствуют длинам волн поглощения этих же веществ, соответствующим переходу из основного электронного состояния. Если эти атомы или простые радикалы присутствуют в реакционной смеси, то будет наблюдаться резонансное поглощение. Если спектральные ширины полосы испускания источника и полосы поглощения объекта исследования совпадают, то чувствительность абсорбционных измерений может быть высокой при различающейся избирательности, так [c.195]

Использование в качестве источников света лазеров в этом методе дает следующие преимущества более высокое спектральное разрешение, а следовательно и чувствительность узость лазерной линии излучения быстрая перестройка частоты излучения и ненужность монохроматора. Наиболее целесообразно в абсорбционной спектроскопии использовать непрерывные лазеры. Однако применяют и импульсные лазеры, так iaK их использование позволяет расширить спектральную область источни а света. Для исследования в ближнем УФ и видимом диапазоне используют лазеры на растворах красителей. В ИК-области спектра широко применяют полупроводниковые диодные лазеры. Существуют нелинейные оптические методы, позволяющие получать излучение с разностной (уз = vj - vj) и суммарной (уз = VI + V2) частотами. Если один из лазеров является перестраиваемым, то можно перестраивать частоту излучения V3 как в УФ-, так и в ИК-областях спектра. [c.116]

Явление световых биений (или фотосмешения), которое впервые было объяснено Гореликом /47/ и применено экспериментально Форрестером, Гидмудсеном и Джонсоном /48/, дает возможность переносить спектральную информацию из оптического диапазона в радиодиапазон, где легко достигается разрешение порядка 1 - 10 Гц. Появление лазерных источников света с высокой интенсивностью и узкой спектральной шириной линии позволило осуществить широкое применение спектроскопии оптического смешения в экспериментах по рассеянию лазерного излучения (см., например, /49/) на флуктуациях концентрации в двойных смесях и макромолекулярных растворах, на флуктуациях энтропии в чистых жидкостях, вдали и вблизи критической точки жидкость - пар, на поверхностных волнах в одно- и двухкомпонентных жидких системах и на флуктуациях ориентации в жидких кристаллах. [c.25]

Вызов, брошенный изобретателями нового лазерного метода, был принят конкурентами, преданнылп ИК-спектроскопии. В последние десятилетия ее технич -ский уровень резко повысился. Вместо традиционных приборов с постепенным, медленным сканированием спектрального диапазона появились интерферометры, используюш,яе фурье-преобразование. Это стало возможным лишь посое появления достаточно мощных мини-ЭВМ. К примеру, чтобы получить таким способом спектр вещества в диапазоне от 400 до 4000 см" (обычный химический интервал) со сравнительно скромным разрешением 2 см" , необходим расчет, включающий около 26 млн операций сложения и умножения. Между тем разрешение лучших ИК-спектрометров с фурье-преобразованием достигло 10 см , а точность измерения частот — 10 см . Эти приборы вторглись в ранее недоступную длинноволновую область (V — до 10 см 0 и достигли чрезвычайно высокой чувствительности. Так, в 1978 г. этим методом по спектрам испускания веществ, содержащихся в атмосфере Юпитера, там были 01 )-наружены водородные соединения фосфора и германия — РНз и ОеН газы, загрязняющие земную атмосферу,— сероводород, окись углерода, оксиды азота — этот метод обнаруживает при их концентрации, измеряемой миллиардными долями (одна молекула на 10 молекул воздуха). Что же касается традиционных, рутинных спектров, то прибор с компьютером способен фиксировать их чрезвычайно быстро, не более, чем за секунду. Это превратило ИК-спектрометр в датчик для хроматографии, уникальный тем, что он по мере выхода из колонки компонентов смеси фиксирует однозначно трактуемые отпечатки пальцев . [c.130]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология