Рассеяние антистоксово когерентное

К нелинейно-оптическим эффектам, связанным с относятся линейный электрооптический эффект (эффект Покельса), удвоение частоты, смешение частот, оптическое просветление и др. Член с в уравнении (12.1) обусловливает такие процессы, как квадратичный электрооптический эффект (эффект Керра), утроение частоты, четырехволновое с.мешение, самофокусировка, эффекты стимулированного рассеяния (Рамана, Бриллюэна и др.), когерентное антистоксово комбинационное рассеяние и т. д. [c.423]

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]

Когерентное антистоксово рассеяние света (КАРС) связано с третьим членом в разложении (1), содержащим поляризуемость третьего порядка у. При одновременном облучении образца двумя лазерами с частотами [c.437]

Когерентная антистоксова рамановская спектроскопия (КАРС). Когерентная антистоксова рамановская спектроскопия тесно связана со спектроскопией комбинационного рассеяния. В этом методе помимо накачивающего лазерного излучения с частотой > накач излучается дополнительное стоксово излучение с частотой г сток (рис. 2.4). Взаимодействие лазерного излучения с молекулами генерирует излучение с частотой 4<АРС = 2г/ акач - 1 сток (рис. 2.4). [c.22]

В последнее время очень бурно развивалась техника, сочетающая вынужденное и спонтанное комбинационное рассеяние. Речь идет о когерентной антистоксовой римановской спектроскопии (КАРС). Схема уровней, иллюстрирующая КАРС, показана на рис. 5.5. Метод основан на том, что в поле достаточно интенсивных световых лучей с частотами v, и V2, удовлетворяющих условию П = vj - V2 (Q - частота молекулярных [c.125]

Перестраиваемое по частоте когерентное излучение может быть получено и за пределами упомянутого выше спектрального диапазона прямой оптической генерации ЛОС путем преобразования их излучения методами нелинейной оптики (генерация высших гармоник, получение суммарных и разностных частот, использование стоксова и антистоксова вынужденного комбинационного рассеяния разных порядков в водороде или других средах, накачка параметрических генераторов света). Пока это наиболее эф- [c.193]

Иногда расшифровывают как когерентное антистоксово рассеяние света. [c.288]

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]

Когерентная антистоксова спектроскопия комбинационного рассеяния [c.587]

Рис. 16.3. Температура несгоревшего отходяш его газа в испытательном двигателе (а) квадраты — когерентное антистоксово рамановское излучение кружки — спонтанное рамановское рассеяние. Поглош ение фронтом пламени отходяш его газа до возникновения стука (б) (измерения для разных циклов)

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]

Когерентное антистоксово комбинационное рассеяние применяется в основном для измерения концентрации компонентов газовых смесей и определения температур по разности населенностей различных вращательных уровней [277]. За одну вспышку длительностью 20 не можно обнарулеить Н2 в концентрации 100 ч на млн. в воздухе при суммарном давлении 10-5 ат [278]. [c.311]

Все указанные свойства лазерного излучения нашли свое применение в современной фотохимической практике. Монохроматичность лазерного излучения, большой выбор лазерных длин волн, а также их способность перестраиваться по частоте позволяют легко настроиться на нужную длину волны. Малая расходимость лазерного излучения существенно облегчает дозиметрию и делает возможными эксперименты в многопрохо-довой кювете с облучаемым веществом. Когерентность лазерного излучения используется в ряде специальных методов анализа фотохимических продуктов, например в когерентном антистоксовом комбинационном рассеянии. Наконец, последнее свойство лазерного излучения приводит сразу к двум важным последствиям в фотохимии. Это возможность осуществления многоквантовых (многоступенчатых, многофотонных) фотохимических процессов, а также возможность исследования быстрых стадий фотохимических реакций с временным разрешением вплоть до 10 с. [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]

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]

Рис. 32.9. Схема для иллюстрации спонтанного рассеянкя (а) и когерентного антистоксового комбинационного рассеяния (б)

Помимо обычных одноквантовых переходов, в каждом из к-рых поглощается или испускается один квант энергии, возможны многофотонные процессы, представляющие собой либо последовательность неск. одноквантовых переходов, либо один К. п. системы между двумя квантовыми состояниями, но с излучением или поглощением неск. квантов одинаковой или разной энергии. Вероятность многоквантовых переходов быстро уменьшается с понижением интенсивности взаимодействующего с в-вом электромагн. излучения, поэтому их исследование стало возможным лишь благодаря применению лазеров. Простейший двухквантовый процесс-комбинац. рассеяние света, при к-ром частица (атом, молекула) одновременно поглощает квант энергии и испускает квант меньшей или большей энергии. При последоват. поглощении молекулой двух квантов света возможны в ряде случаев фотохим. р-ции (см. Двухквантовые реакции). Четырехквантовый переход является, напр., основой метода когерентного антистоксова рассеяния света (КАРС) (см. Комбинационного рассеяния спектроскопия). С помощью этого метода удается изучать такие состояния, переходы в к-рые запрещены при одноквантовых переходах. [c.368]

Примерами нелинейного рассеяния являются гиперкомби-национное рассеяние, вынужденное комбинационное рассеяние, когерентное антистоксово рамановское рассеяние (КАРС). Гиперкомбинационное рассеяние света заключается в том, что в отличие от линейного рассеяния (см. разд. 5.2.5) в неупругом столкновении с частицей А( ) участвуют два фотона с частотой VI. В результате образуется молекула в другом энергетическом состоянии и один фотон, имеющий энергию hvj. А(Е )+2 Av, [c.125]

Перечисленные группы примесей далеко не исчерпывают всех нормируемых в водах компонентов. К ним относятся также соли, металлы, газы и другие неорганические соединения, не дающие заметной флуоресценции. Их надо определять с использованием других механизмов взаимодействия света с веществом, например механизма комбинационного рассеяния. Однако сечение обычного спонтанного комбинационного рассеяния в 10 раз меньше сечения флуоресценции, и, следовательно, такие слабые сигналы не могут быть обнаружены на фоне флуоресценции РОВ и фитопланктона. Надо переходить в более коротковолновую, антистоксову область (относительно частоты возбуждающего излучения) и значительно увеличивать интенсивность сигнала, исполь пя методы когерентной спектроскопии. Вторая проблема, стоящая перед л,1. срной диагностикой водных сред, состоит в переходе от локальных измерений в пределах замкнутых водоемов к широкомасштабному глобальному мониторингу Мирового океана и внутренних водоемов. [c.166]

Из специализированных лазерных приборов кратко рассмотрим спектрометр когерентного антистоксового рассеяния света, первый коммерческий образец которого представлен на рынке фирмой Квантель [12]. Прибор состоит из лазера на гранате, лазера на красителе с перестройкой и дополнительных приспособлений. Обеспечивается непрерывное сканирование в интервале 200 см с разрешением 0,1 см . В этом методе спектр получается под действием на образец двух лазерных полей, разность частот которых совпадает с частотой колебаний молекул, а направления распространения удовлетворяют определенным условиям. Отличительная особенность КР в такой ситуации — его высокая интенсивность, превосходящая в 10 —10 раз интенсивность обычного КР. Продемонстрированы перспективы метода для определения малых содержаний молекул в газах, изучения восприимчивости и времени релаксации, измерения температуры. [c.15]

Недавно разработан очень чувствительный метод когерентного антистоксова комбинационного рассеяния ( ARS), когда газообразный образец освещают двумя коллинеарными пучками лазерного излучеиия с частотами vi и V2, подобранными таким образом, что разность Vi — V2 = Va равна частоте Vi, колебательного перехода активного в СКР [276]. Поскольку в газах дисперсия иренебрелеимо мала, для коллинеарных пучков удается получить удовлетворительное согласование фаз тогда в том нее самом направлении, что и у входящих пучков, будут возникать составные полосы с комбинациями частот 2vi — V2 и 2 2 — VI. Обычно измеряют антистоксову полосу с частотой [c.311]

В настоящее время исследуется большое число нелинейных оптических взаимодействий высокоинтенсивных лазерных лучей с веществом [113, 114]. Два из них — спектроскопия насыщения и двухфотонное поглощение — уже были рассмотрены. Третьим методом является когерентная антистоксова спектроскопия комбинационного рассеяния ( ARS)—метод смещения четырех волн, который привлек широкое внимание и уже нашел некоторое аналитическое применение. Уникальное свойство ARS состоит в том, что оптический сигнал, испускаемый в результате взаимодействия в образце трех фотонов из двух падающих лазерных лучей, сам по себе является когерентным в пространстве и времени лучом ( четвертой волной ). Таким образом, этот метод обладает геометрическими преимуществами лазерной абсорбционной спектроскопии из-за отсутствия потерь, подчиняющихся закону обратной пропорциональности квадрату расстояния, как в падающем, так и в испускаемом образцом свете. Так, пространственную когерентность испускаемого луча можно использовать для исследования недоступных образцов, например внутренней камеры реактивного двигателя [115]. [c.587]

Качественно генерацию стоксовой и антистоксовой линий комбинационного рассеяния можно объяснить, исходя из представления о модуляции падающей световой волны когерентными колебаниями молекул. Действительно, числовые оценки показывают, что под действием светового импульса рубина с мощностью порядка 100 Мвт1см могут происходить растяжения и сжатия длин связей молекул на величину порядка 10" от равновесного значения. В результате в рассеивающем объеме возникают упругие волны с частотой, равной соб- [c.492]

На рис. 16.3 показаны результаты измерения температуры методами спектроскопии КАРС (когерентного антистоксова рамановского рассеяния) и спонтанного рамановского рассеяния в отходящем газе двигателя, описанного в предыдущем параграфе [Smith et al., 1984]. [c.270]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология