NIR-VIS spektrométerek

NIR-VIS spektrométerek

NIR-VIS spektrumok

„NIR spectra (4 200- 11 000 cm-1) of polymers, monomers, plasticizers, lubricants, antidegradantes (antioxidantes, light stabilizers, PVC stabilizers), burning retarders, antistatic agents, blowing agents, coloring agents, pigments, optical whitenings, fillers and other related compounds.”http://www.ftir.cz/nir_polym.htm

FIR spektrumok

Raman spektroszkópia

h0 h0 h0 h0 h0 hSh0 hAS

Rayleigh-szóródás Stokes-szóródás anti-Stokes-szóródás

Raman spektroszkópia

Klasszikus leírás:

z

y

x

zzzyzx

yxyyyx

xzxyxx

Iz

Iy

Ix

I

E

E

E

Eαμ

I: indukált dipól : polarizálhatóság tenzor E: külső elektromos tér

• külső tér periodikus (EM sugárzás)• polarizálhatóság tenzor változik a rezgésekkel, molekula forgásával:

tAEtAEtE

ttAEE

tA

tEE

ii

iI

i

)(2cos2

1)(2cos

2

12sin

2sin)2sin(

2sin

2sin

000000

00

00

anti-Stokes Stokes

Raman spektroszkópia

Raman spektroszkópia

Polarizációs Raman spektroszkópia

Raman depolarizációs-hányad:

l=I(zy) / I(zz)

Rezonancia Raman Spektroszkópia

I~I0*(0±k)4

Rezonancia Raman Spektroszkópia

Rezonancia Raman Spektroszkópia

Felülettel erősített Raman-szóródásSurface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS)

http://www.deltanu.com/newsletters/nwsltr1103.htm

Töltésátviteli komplexek

Fém: leggyakrabban Ag

Fleischman és Van Duyne1970-es évek:Ag-elektródok

felületének vizsgálata

Felülettel erősített Raman-szóródásSurface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS)

http://www.deltanu.com/newsletters/nwsltr1103.htm

Raman mikroszkóp

http://pubs.acs.org/hotartcl/ac/98/feb/raman.html

Raman mikroszkóp

http://pubs.acs.org/hotartcl/ac/98/feb/raman.html

IR mikroszkópTechnikák: „mapping” és „imaging”

IR spektroszkópia

IR mikroszkóp

www.bruker.com

Nemlineáris Raman technikák

Pl. a másodrendű nemlineáris polarizáció hatása:

......6

1

2

1

...)(

32132

33

2210

PPPEEE

EEEPI

Első alkalmazások: Kaiser és Garrett, 1961: kétfotonos abszorbció Ng és Woodbury, 1962: stimulált Raman-szórás Bloembergen és Schawlow: Nobel-díj 1981

titi

titi

eEeEEE

eEeEEEEEEP)2(2*

020)2(2

0200*

20

22*0

220

*000

*020

2202

)(2

Nemlineáris Raman technikák

Hiper-Rayleigh- és hiper-Raman-szórás

h0

h0

h0

h0

h0 hHSh0 hHAS

hiper-Rayleigh-szóródás hiper-Stokes-szóródás hiper-anti-Stokes-szóródás

2h02h0

h0

h0

• 5-7 nagyságrenddel kisebb jel, • alacsonyabb háttérzaj,• más kiválasztási szabályok, mint a (hagyományos) Raman spektroszkópiában

Nemlineáris Raman technikák

h0 hS hS

hS

Impulzus megmaradás:

kAS=2kL-kS

Hatás:

• próba („stimuláló”) lézer intenzitásának növekedése• gerjesztett állapot populációjának növekedése• anti-Stokes vonalak intenzitásának növekedése

kAS kS

kL kL

Stimulált (kényszerített) Raman Spektroszkópia (SRS)

Nemlineáris Raman technikákStimulált (kényszerített) Raman Spektroszkópia (SRS)

Nemlineáris Raman technikákFotoakusztikus (kényszerített) Raman Spektroszkópia (PARS)

Nemlineáris Raman technikák

hAS h0

hS h0

Inverz Raman spektroszkópia (IRS)

Nemlineáris Raman technikákKoherens anti-Stokes Raman-szóródás

(Coherent anti-Stokes Raman Scattering, CARS)

Fizikai alapelv:négyszínkeverés

Impulzus megmaradás miatt a kilépő fotonoknak

irányultságuk van ↓

Hatékony detektálás

Két lézer fókuszálása adott szögben

↓Kis térfogatelemek

vizsgálata,kicsi Doppler kiszélesedésHasonlóan: Koherens Stokes Raman-szóródás (CSRS)

Nemlineáris Raman technikákCARS

Nemlineáris Raman technikákCARS

Nemlineáris Raman technikákCARS

Nemlineáris Raman technikákRaman-szórás által indukált Kerr-effektus (Raman Induced Kerr Effect, RIKE)

Fizikai alapelv: erős tér EM (=lézer sugárzás) hatására kettőstörés mértékének változása az EM tér intenzitásának függvényében

M. D. Levenson and J. J. Song, “Coherent Raman Spectroscopy,” in Coherent Nonlinear Optics, ed. by M. S. feld and V. S. Letokhov, (Springer-Verlag, Berlin, 1980) pp. 293-373

Minta

Polarizátor

Nemlineáris Raman technikák

Főbb nemlineáris Raman technikák összefoglalva: