- Рамановская спектроскопия
-
Рамановская спектроскопия - вид спектроскопии, в основе которой лежит способность исследуемых систем (молекул) в неупругих (рамановского или комбинационного) рассеяния монохроматического света.
Содержание
Принцип работы
Суть метода заключается в том, что через образец исследуемого вещества пропускают луч с определенной длиной волны, который при контакте с образцом рассеивается. Полученные лучи с помощью линзы собираются в один пучок и пропускаются через светофильтр, отделяет слабые (0,001% интенсивности) рамановского лучи от более интенсивных (99,999%) релеевской . «Чистые» рамановского лучи усиливаются и направляются на детектор, который фиксирует частоту их колебания.
История
В 1923 году Смекал теоретически предсказал явление неупругого рассеяния. Впоследствии в 1928 г. Раману и Шриману удалось доказать его экспериментально. Для этого был сконструирован специальный спектрометр, что с помощью телескопа фокусировал солнечные лучи на образце чистой жидкости. Используя систему светофильтров, ученым удалось отделить лучи с частотой колебаний отличной от падающих что указывало на существование другого, не релеевского рассеяния.
Строение Раман-спектрометра
Раман-спектрометр состоит из четырех основных компонентов:
- источник монохроматического излучения (лазера);
- система освещения образца и фокусировки лучей;
- светофильтр;
- системы обнаружения и компьютерного контроля.
Источники возбуждающего света
Преимущественно как источник возбуждающего света используют такие лазеры, как Ar + (351,1-514,5 нм), Kr + (337,4-676,4 нм) и He-Ne (632,8 нм). В последние годы внедряются также лазеры Nd: YAG, диоды и эксимерные лазеры для УФ резонансной Раман-спектроскопии. Со времени появления спектроскопии до открытия лазера (1960-е годы) единственным источником возбуждения были ртутные лампы с дополнительным светофильтром. Для того, чтобы достичь необходимой мощности в комплект таких ламп входили специальные усилители.
Система освещения образца
Лазерный луч, учитывая его малый диаметр (~ 1мм), несложно сфокусировать на образце. Рассеянные лучи направляют на светофильтр чаще с помощью систему сборных и фокусирующих линз (рис.1), хотя также применяют систему зеркал (рис.2). Система ахроматических линз может иметь две конфигурации, в зависимости от того, фиксируются лучи рассеивающиеся под углом 90° (а), или под углом 180° (б).
Файл:Raman-sp optic system.jpgФайл:Raman-sp optic system2.jpgСветофильтры
Как правило используются интерференционные фильтры, в которых две оптические плоскости способны пропускать только лучи с длинами волн, кратные удвоенной толщины фильтра. Недавно начали применяться и акустические фильтры.
Детекторы
В связи с малой интенсивностью рамановского сигнала, к детекторам применяются серьезные требования, а потому фотографические пленки уступили место высокочувствительным фотодетекторам.
Источники
- John Ferarro Introductory Raman spectroscopy. — Academic press, 2003. (англ.)
- Ewen Smith, Geoffrey Dent Modern Raman spectroscopy - A practical approach. — John Wiley & Sons, LTD, 2005.
Категория:- Спектроскопия
Wikimedia Foundation. 2010.