Комбинационного рассеяния спектроскопия

КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ СПЕКТРОСКОПИЯ, Рамановская спектроскопия (а. Raman spectrosсоpy; н. Ramanspektroskopie; ф. spectrosсоpie de la diffusion Raman; и. espectrosсоpia de Raman), — раздел оптической спектроскопии, изучающий спектральный состав света, рассеянного веществом при его монохроматическом освещении. Комбинациональное рассеяние (KP) происходит в результате неупругого соударения фотона с молекулой. При этом часть энергии фотона может уйти на возбуждение молекулы, которая переходит на более высокий колебательный или вращательный уровень. В этом случае энергия рассеянного света будет меньше энергии падающего света на величину энергии перехода. Тогда в спектре рассеянного света, кроме линии источника с волновым числом yo (длина волны lo), появляются линии с волновыми числами уст=yo — yi (стоксовы линии). Энергия перехода характеризуется величиной h (yo — yi). Если молекула находилась в возбуждённом состоянии, то при соударении с фотоном она может отдать ему свою энергию возбуждения и перейти в основное колебательное или вращательное состояние. Тогда энергия рассеянного излучения возрастает и в спектре появляются линии с уаст=yo + yi (антистоксовы линии). Стоксовы и антистоксовы линии расположены симметрично относительно линии источника и представляют собой спектр KP, который простирается до yo — yi ~ 4000 см-1 в обе стороны от yo (lo). Стоксовы линии всегда интенсивнее антистоксовых, т.к. в обычных условиях большей частью молекул находится в невозбуждённом колебательном состоянии.

Современные приборы для регистрации KP включают фотоэлектрические спектрометры и монохроматические источники возбуждения спектров — лазеры. Длины волн lo промышленных образцов лазеров лежат в интервале 1100-250 нм.

Объектами исследования могут быть как бесцветные, так и окрашенные вещества — газы, жидкости, кристаллические и аморфные тела (в т.ч. стёкла и полимеры), если образцы не люминесцируют. KP используется для изучения строения молекул и вещества, химического равновесия, качественного и количественного молекулярного анализа, продуктов химических реакций, бензиновых фракций нефтей и т.д. С помощью лидаров (лазерных радаров на линиях KP) дистанционно измеряют профили температуры и плотности компонентов атмосферы. Этот метод применим и для контроля атмосферы на загрязняющие примеси CO, NO, CO2, SO2 и др. Доступны изучению спектры KP мелких включений в образцах минералов. Наиболее информативны спектры монокристаллов, особенно если образец ориентирован по оптическим осям. При различных взаимных положениях лучей и их поляризаций относительно оптических осей получают в общем случае неодинаковые спектры, каждый из которых соответствует определённому направлению структурных элементов кристалла и типам их колебаний. По этим спектрам можно судить о строении кристаллов, влиянии примесей, фазовых переходах и определять необходимые параметры.

KP открыто в 1928 Л. И. Мандельштамом и Г. С. Ландсбергом (CCCP) и независимо от них Ч. В. Раманом и К. С. Кришнаном (Индия).

Рубрики: Наука