Двухфотонная спектроскопия

Эта энергия не зависит от компонент скорости Vz. Следовательно, если частота лазера совпадет с 1 = (Е1 — Ек) 2к, все молекулы на нижнем уровне независимо от их скорости могут поглотить два фотона с одной и той же частотой излучения лазера VI. Ширина двухфотонного сигнала без доплеровского уширения равна сумме естественных ширин уровней и Ек. В отличие от спектроскопии насыщения, где поглощает и дает вклад в переход без доплеровского уширения только малая доля г всех молекул, находящихся внутри узкого интервала скоростей Дог, в двухфотонной спектроскопии, свободной от доплеровского уширения, все молекулы на поглощающем уровне имеют одинаковую вероятность поглощать фотоны. Это увеличение г от приблизительно 0,01 до 1 может компенсировать меньшую вероятность Rik двухфотонных переходов [уравнение (8)]. [c.283]

Рис. 5.12. Схематическая иллюстрация двухфотонной спектроскопии без доплеровского уширения.

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]

До настоящего времени абсорбционной спектроскопии, выполненной с помощью лазеров на красителях в ультрафиолетовом диапазоне, было посвящено только ограниченное число статей. Использовались либо лазеры на красителях с удвоением частоты, либо двухфотонная спектроскопия с лазерами, работающими в видимой области спектра. Томпсон и др. [111] описали измерения коэффициентов поглощения в спектре молекулы SO2 в интервале длин волн 296—301 нм, проведенные методом удвоения частоты импульсного лазера на краси- [c.270]

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]

А. Двухфотонная спектроскопия, ограниченная естественной шириной линии [c.283]

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]

Для устранения доплеровского уширения можно использовать двухфотонную спектроскопию, где два фотона, одновременно поглощаемые для возбуждения молекулярного перехода, принадлежат двум разным лазерным волнам, распространяющимся в противоположных направлениях 2. В системе координат молекулы, перемещающейся с компонентой скорости Уг, частоты двух лазерных волн имеют доплеровский сдвиг [c.283]

Методами двухфотонной спектроскопии 1301, 302, 4231 спектроскопии высокого разрешения [4 1 и флуоресцентной спектроскопии [213, 4341 установлено, что у линейных полиенов существует низколежащее синглетное возбужденное состояние (Мр. Переход [c.126]

Очень интересную информацию о структуре молекул можно получить методом двухфотонной спектроскопии. Вероятность двухфотонного перехода R,f между уровнями i и f аналогична вероятности комбинационного рассеяния [111а] [c.271]

Методы модуляции, описанные в разд. 8.2.1, и методы устранения доплеровского ущирения линии при насыщении и в двухфотонной спектроскопии важны также в измерениях флуоресценции. Различные применения лазеров в флуоресцентном анализе рассмотрены в последующих разделах. Применение импульсных лазеров оппсано в гл. 4, поэтому в настоящей главе большей частью опущено. [c.564]

Возбуждение верхнего энергетического уровня путем одновременного поглощения двух фотонов, движущихся в противоположных направлениях, приводит к минимизации или устранению донлеровского уширения [70—75]. Поглощение происходит в том случае, когда сумма энергий двух фотонов равна разности энергий между соответствующими двумя энергетическими уровнями. Поскольку фотоны движутся в противоположных направлениях, доплеровский сдвиг длины волны атома относительно одного фотона компенсируется противоположным доплеровским сдвигом атома относительно другого фотона. Естественно, все атомы в общей населенности испытывают одинаковое влияние независимо от того, какие доплеровские компоненты они имеют. Это сильно отличается от спектроскопии насыщения (разд. 3.4), где только атомы с нулевой (или близкой к нулевой) доплеровской составляющей скорости детектируются слабым зондирующим пучком. Следовательно, сигнал в спектроскопии насыщения зависит от функции распределения доплеровского уширения, тогда как при двухфотонном поглощении он не зависит от нее. [c.183]

Рис. 8.19. Блок-схема экспериментальной оптической установки для изучения двухфотонной лазерной спектроскопии паров N3. Из работы Хэнша и др. [79]. Воспроизведено с разрешения.

Серьезным недостатком спектроскопии насыщения является то, что в процессе поглощения участвует очень малая доля пробы (например, те атомы, которые движутся перпендикулярно лучам лазеров) и только часть из них участвует в насыщающем взаимодействии. Разработанный недавно метод двухфотонного поглощения не имеет этого недостатка [78—82]. Хотя вероятности двухфотонного поглощения низки, высокая спектральная мощность лазерных источников позволяет довольно легко детектировать этот процесс. Если два фотона, участвующие в процессе поглощения, соответствуют одной и той же длине волны и движутся в противоположных направлениях, то вклады доплеровского уширения первого порядка гасятся у каждого молекулярного (атомного) центра и наблюдаются естественные щирины линий. В отличие от рассмотренного выще случая однофотонной спектроскопии насыщения все ато.мы или молекулы в лазерном пучке могут участвовать в процессе поглощения, и поэтому сигналы могут быть достаточно сильными. Установка для наблюдения двухфотонных, свободных от доплеровского уширения переходов достаточно проста и изображена на рис. 8.19. Вклады от двух фотонов, движущихся в одном и том же направленип, малы, поскольку сечения ушпрены за счет доплеровского эффекта. Очень узкие естественные ширины линий ( 50 МГц), наблюдаемые ири двухфотонных поглощениях, дают возможность проводить детальный анализ даже изотопов (см. ниже) или ядерных изомеров и могут быть селективно модулированы посредством слабых полей [83] (рис. 8.20). [c.572]

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]

Двухфотонный сенсибилизованный фотораспад третичного бутанола при 77° К. — Оптика и спектроскопия, 20, 524—526, 1966. [Совместно с В. В. Рыльковым и В. Е. Холмогоровым]. [c.467]

Триплет-триплетный перенос энергии при двухфотонных процессах распада молекул. — Оптика и спектроскопия, 22, 240—244, 1967. [Совместно с В. В. Рыльковым и В. Е. Холмогоровым], [c.467]