Рассеяние рамановское

Исследования показали, что в исходном монокристалле Si спектр рамановского рассеяния имел вид симметричного пика с положением максимума пика при 521 см и с шириной пика на половине высоты равной 5,0 м (рис. 6.8) [75]. В то же время в наноструктурном Si по сравнению со спектром исходного монокристалла бы- [c.233]

Рис. 6.8. Спектр рамановского рассеяния наноструктурного Si 1 — исходный (после ИПД, эксперимент) 2— расчет 5— отожженный при 1000°С (эксперимент) 4 — расчет 5 — монокристалл (эксперимент)

При очень высоких интенсивностях лазерного излучения может иметь место вынужденное комбинационное рассеяние, при котором активное вещество выполняет роль усилителя бегущей волны. В этом случае может быть получено рамановское преобразование с высокой эффективностью. [c.219]

Нестационарный молекулярный отклик. Перейдем к рассмотрению вынужденного комбинационного рассеяния сверхкоротких импульсов в средах с узкими рамановскими линиями, когда существенной становится нестационарность локального отклика (То< Г2). Совместное проявление локальной и волновой нестационарности детально рассмотрено в [45], где, в частности, показана возможность формирования стационарных стоксовых импульсов и подавления ВКР в фазово-модулированных импульсах. Далее мы ограничимся важным для спектроскопии случаем, когда протяженность среды меньше групповой длины Z-эфф. Тогда в приближении заданного поля уравнения (5) принимают вид [c.144]

В заключение отметим, что генерация лазерных импульсов с длительностью 10—100 фс открыла возможности для возбуждения и зондирования нестационарного молекулярного отклика в конденсированных средах с широкими рамановскими линиями. Различные схемы нестационарной спектроскопии комбинационного рассеяния — предмет следующего параграфа. [c.145]

За последние годы выяснилось, что малые частицы и микрошероховатости поверхности сильно влияют на многие оптические явления. Здесь прежде всего следует указать на феномен поверхностно усиленного рамановского рассеяния, исследованию которого посвящено большое количество работ (см. обзоры [875—877] и недавние публикации [878—889]). Явление заключается в том, что различные вещества (бензин, пиридин, красители и др.), адсорбированные в виде монослоя на шероховатой поверхности или на малых частицах ряда металлов, показывают аномально усиленное рамановское рассеяние, причем в случае Ag коэффициент усиления может достигать 10 . Механизм этого явления еще недостаточно ясен, хотя его наблюдение в случае димеров Ag2 и тримеров Agg указывает на возбуждение локализованных электронных состояний, возникающих при хемосорбции, например, пиридина [884, 886]. [c.287]

Важное значение в вопросе измерений мощности имеют такие нелинейные эффекты, как эффект вынужденного комбинационного рассеяния и родственное ему явление рассеяния Мандельштама — Бриллюэна. Поскольку твердотельный лазер может работать в многомодовом режиме, в нелинейных процессах возможны большие статистические флуктуации и ни один отдельный лазерный импульс нельзя считать типичным без проверки его воспроизводимости. Свет комбинационного рассеяния проще всего выделить спектрометром, цветными стеклами или интерференционными фильтрами. Каждое вещество, применяемое при работе с высокомощными лазерами, следует рассматривать как потенциально способное давать собственный набор линий вынужденного комбинационного рассеяния со специфическими длинами волн. Почти все сказанное о рамановском рассеянии относится и к вынужденному рассеянию Мандельштама — Бриллюэна, которое можно рассматривать как комбинационное рассеяние на акустических модах. Спектральные сдвиги обычно меньше волнового числа, и для выявления их необходимо более высокое разрешение. [c.197]

Сначала обратимся к другим нелинейным процессам, возникающим при взаимодействии интенсивного излучения оптического диапазона частот с атомами. Это — многофотонные аналоги известных однофотонных процессов, о которых уже шла речь выше (рис. 1.1) — многофотонное возбуждение атома и многофотонное рассеяние света атомом, рэлеевское и рамановское. [c.23]

Спектральное распределение упруго рассеянного излучения соответствует спектральному распределению фотонов в пучке возбуждающего света. При комбинационном (рамановском) рассеянии изменяется частота фотона, т. е. происходит неупругое рассеяние фотона при рождении или поглощении одного или нескольких элементарных возбуждений кристалла фононов, поляритонов, магнонов и т.д. При этом спектральное распределение излучения отличается от спектрального распределения возбуждающего света, так как оно отражает особенности реально возбуждаемых в кристалле состояний. При облучении монохроматическим светом спектральное распределение комбинационного рассеяния определяется спектральным распределением и ширинами рождаемых (поглощаемых) в кристалле элементарных возбуждений. При теоретическом описании упругого рассеяния ширины промежуточных состояний не должны учитываться. [c.20]

Методы ПЭМ и РСА — это основные методы изучения структуры наноматериалов. В отдельных случаях используют спеетры комбинационного рассеяния (рамановская спектроскопия) (например, для определения диаметра графитовых нанотрубок), месс-бауэровская спектроскопия (для измерения, например, размера кластеров железа по интенсивности линий спектра), измерение объема сорбированных газов (для определения эффективных диаметров открытых нанопор и наночастиц), рентгеновская абсорбционная спектроскопия (для расчета координационных чисел из экспериментальных ьфивых радиального распределения атомов), [c.24]

Оптические свойства полупроводников. Выше, в 1.2, было показано, что методы ИПД могут быть использованы для получения наноструктур не только в чистых металлах и сплавах, но и в полупроводниковых материалах, широко используемых в электронной технике. В последние годы значительный интерес вызвали оптические свойства наноструктурных Si и Ge, в которых наблюдалось люминесцентное свечение в видимой области спектра. Эти эффекты были обнаружены в пористом Si, полученном химическим травлением [396, 397], в образцах Si, полученных электронно-лучевым распылением [398], и в нанокристаллах Ge, полученным магнетронным распылением [399]. Вместе с тем в этих работах исследованные образцы были в виде пористого материала или тонких пленок. В этой связи интерес представляет исследование спектров рамановского рассеяния и фотолюминес- [c.232]

В исходном монокристалле Ge спектр рамановского рассеяния имел вид симметричного пика с максимумом при 301 см (и шириной пика на половине высоты равной 5,1 см (рис. 6.9). В наноструктурном Ge наблюдались аналогичные изменения в форме профиля пика рамановского рассеяния после ИПД было выявлено уменьшение интенсивности пика, увеличение его ширины на половине высоты пика до 14см , асимметрия пика и его сдвиг в низкочастотную область [74]. [c.234]

Примером может служить когерентная спектроскопия комбинац. рассеяния света, или, как её часто называют, КАРС-спектроскопия (когерентная аятистоксова рамановская спектроскопия). Подчиняющиеся альтернативному запрету комбинац. резонансы (см. Комбинационное рассеяние света) в нелинейном отклике проявляются как резонансы в кубич. восприимчивости. Согласно классик, модели комбинац. рассеяния, поляризуемость молекулы [c.299]

Герцберг-Теллеровское взаимодействие обычно меньше Франк-Кондо-новского. Несмотря на это в некоторых случаях оно играет первостепенную роль. Например сечение нерезонансного рамановского рассеяния или интенсивность оптических линий при дипольно запрещенных электронных переходах целиком определяются величиной НТ-взаимодействня. Из формулы (4.15) следует, что чем ближе друг к другу электронные уровни, тем большую роль играет это взаимодействие. [c.57]

ЛСЭ используют ускорители электронных пучков высокой энергии ( > 10 МэВ), но небольших токов (/- 1—10 А). При этих условиях, как уже упоминалось выше, излучение света можно рассматривать как комптоновское рассеяние виртуальных квантов магнитного поля на отдельных электронах (комптонов-ский режим ЛСЭ). Были запущены также ЛСЭ, использующие электронные пучки низкой энергии Е = 1—2 МэВ) со значительно большими токами (/ 10—20 кА). В этом случае элек-трон-электронное взаимодействие становится столь сильным, что в электронном пучке во время взаимодействия с электромагнитной волной в ондуляторе возбуждаются коллективные колебательные движения (плазменные волны). Излучение теперь возникает вследствие рассеяния виртуальных квантов магнитного поля на этих коллективных движениях, а не на отдельных электронах. При этом частота излучения уже не дается выражением (6.58), а в действительности сдвигается в низкочастотную область на величину, определяемую этим коллективным движением. Это явление аналогично комбинационному (рамановско-му) рассеянию света на молекулярных колебаниях поэтому соответствующий лазер называется ЛСЭ в рамановском режиме. Вследствие более низкой энергии электронов, участвующих в работе лазера, все эти лазеры генерируют в миллиметровом диапазоне. [c.433]

Параметры линий комбинационного рассеяния света (частота, интенсивность, степень деполяризации и полуширина) определяются строением малых частиц и их взаимодействиями с окружающей средой. В работе 1122] наблюдались рамановские спектры 1-го порядка у частиц MgO диаметром 300 и 600 А, отсутствующие в массивном кристалле. Полученные результаты позволили сделать некоторые заключения об оптических фононах малых частиц. Рамановское рассеяние 1-го порядка детектировалось также от коллоидных частиц Na, Ag диаметром 50—400 А, получаемых электролитическим окрашиванием с последующей термической обработкой кристаллов Na l, NaBr, Nal [123, 124]. Сами эти кристаллы давали рамановские спектры только 2-го порядка. Предполагалось, что рассеяние 1-го порядка возникает от возбуждения поверхностных колебаний на границе металлических частиц и галогенида щелочного металла. Поскольку частота рамановской линии должна зависеть от изменений параметра решетки, вызываемых вариацией давления или температуры, в работе [125] была предпринята попытка измерить с помощью рамановского рассеяния кристаллографический размерный эффект в частицах Sr l, размером от 100 до 500 А. Результаты этой работы удут об-су кдаться ниже. [c.32]

Опубликовано несколько исследований малых частиц с помощью лазерной рамановской спектроскопии, позволяющей сделать некоторые заключения о размерной зависимости оптически активных составляющих фононных спектров [122—125, 1002]. Рцепка и др. [123, 124] изучали рамановское рассеяние света коллоидами Na, Ag в щелочных галогенидах (Na l, NaBr, Nal). Результаты для частиц Ag диаметром 50 и 400 А в Nal показаны на рис. 138.. Изучение интенсивности стоксовых и антистоксовых рамановских пиков показало, что за рассеяние света ответственны однофононные возбуждения. [c.310]

Присутствие щели частот в спектрах NaBr Ag и Nal Ag находится в согласии с ожидаемой щелью частот для кристаллов NaBr и Nal, вычисленной из плотности фононных состояний. Поэтому предполагается, что граница между кристаллом и коллоидной частицей каким-то, пока неизвестным, образом включается в процесс рассеяния света. На эти возмущенные фононы налагаются локализованные моды, особенно в Nal Ag, где наблюдаются пики при частотах выше частоты oi обрезания фононного спектра Nal. Не исключено, что зти пики обусловлены химической связью атомов Ag и анионов поверхности кристалла. Увеличение интенсивности рамановских линий, когда длина волны лазерного излучения совпадает с пиком поглощения частиц, показывает, что в процессе рассеяния света принимают участие поверхностные плазмоны, которые осуществляют перенос возбуждения от металла к ионам поверхности кристалла. [c.310]

Бёкельманн и Шлехт [122] наблюдали рамановское рассеяние от малых частиц MgO, воздействуя на них лазерным излучением с дли ной волны =488 нм. Заметим, что рамановские спектры 1-го поряд ка отсутствуют у больших кубических кристаллов MgO, ибо сни не обладают симметрией инверсии. У частиц средним диаметром 300 А обнаружены две линии (595 и 719 см" ) в пределах области частот Юг — (0L и одна линия (1096 слГ ) выше Ю . При переходе к частицам [c.310]

Авторы работы [122] отмечают отсутствие мод выше o)l при исследовании частиц MgO методами рассеяния нейтронов и электронов, хотя наивысшие моды, полученные этими методами, близки к рамановской частоте 595 см . Шрейер и др. [125] нашли расширение и смеш,ение к высоким частотам рамановской линии при уменьшении размера частиц Sr lj. Как уже говорилось, они ошибочно приписали это явление действию сжимаюш,его поверхностного давления. После термообработки, приводяш ей к спеканию частиц, положение и ширина рамановской линии были такими же, как и у массивного кристалла. [c.311]

Аналогичные расширение и смещение линии рамановского рассеяния света наблюдались при уменьшении размера микрокристалликов BN [1002]. Однако авторы подчеркивают, что изменение размера кристалла оказывает только косвенное влияние на рамановские частоты через дисперсионные кривые фононов. Действительно, рассеяние света связано с возбуждением тех фононов, волновые числа Qi которых лежат в области = 2n/L i = x, у, z), где — волновое число падающего излучения, L — размер кристалла. Это значит, что с уменьшением Li в процесс рассеяния света вовлекается все более широкая область зоны Бриллюэна. Следовательно, если дисперсионные кривые фононов значительно изменяются вблизи О, то можно ожидать размерную зависимость рамановского рассеяния. Если же дисперсионные кривые фононов являются плоскими, то размерные эффекты не будут замечены. Авторы работы [1002] приводят пример смещения сильной рамановской линии к низким частотам при уменьшении размера частиц Si в согласии с ходом дисперсионных кривых фононов. [c.311]

Г15 Tig Tib = 4Г13 + ЗГа 4- 2Г12 4- Ti 4- Г запрещено однофононное бриллюэновское и рамановское рассеяние Г15 Г15 не содержит Fig, запрещено двухфононное рамановское рассеяние [c.385]

Энергия оптического фонона. К температуре чувствительно не только отношение Is/las но также спектральное положение стоксовой компоненты. Температурная зависимость рамановского сдвига Uq дает возможность наиболее точного определения температуры кристалла [7.10]. Частота оптического фонона уменьшается с температурой, т.е. при увеличении температуры длина волны рассеянного света приближается к длине волны лазера. Например, для монокристалла кремния эта зависимость в диапазоне температур от комнатной до 400 К является линейной и имеет вид (см ) = —О,О25А0 (К), где Ав — изменение температуры кристалла. Погрешность измерения температуры по сдвигу стоксовой линии авторы оценивают величиной 1 К. Вблизи 1000 К величина dUo/dO ai —0,03 см /К [7.11. [c.184]

Размерный эффект 221 Рамановское рассеяиие света 22, 29 Рассеяние в крыле ликии Рэлея 131 [c.275]

В первой половине XX века были обнаружены, исследованы и описаны также и другие элементарные процессы, возникающие при взаимодействии света с атомом — фотовозбуждение атома, рэлеевское и рамановское комбинационное) рассеяние света атомом (рис. 1.1). [c.11]

Рис. 1.1. Схемы однофотонных процессов, а — фотоионизация атома, б —- фо-товозбуждение атома, в — рэлеевское рассеяние света атомом, г — рамановское рассеяние света атомом. Е — энергия электрона в атоме, Ег — потенциал иониза-ции атома, п — основное состояние, т, q — возбужденные связанные состояния электрона в атоме, прямые стрелки — вынужденные переходы электрона в результате поглощения фотона, волнистые стрелки — свет, рассеянный атомами

Используя лазерное излучение, были обнаружены и многофотонные аналоги других основных однофотонных процессов — многофотонное возбуждение атома, возбуждение высших гармоник при рассеянии света (многофотонное рэлеевское рассеяние света) и гиперрамановское (многофотонное рамановское) рассеяние света атомом (рис. 1.2). [c.12]

Кривые, представляющие вклад рамановского рассеяния в нагрев, приближённо описываются формулой [c.132]

Из рис. 3.12 видно, что больший нагрев должен ожидаться от материалов с неупорядоченной структурой. При комнатной температуре нагрев ограничен многофононным поглощением и поглощением на краю Урбаха оба этих процесса зависят от частоты излучения накачки. В пределе нулевой температуры, простая экстраполяция показывает, что этот механизм является доминирующим для нагрева в большей части интересующего нас диапазона частот. В кристаллах рамановское рассеяние отвечает за нагрев практически во всём диапазоне частот, за исключением области низких частот. [c.132]

Вудбери и Нг [6] проводили эксперименты на лазерах с модулированной добротностью. В 1962 г. они открыли, что наряду с лазерным излучением, обладающим обычным спектральным распределением, может появляться излучение на смещенных частотах, если внутри лазера поместить определенные вещества. Смещение частоты оказалось равным частоте молекулярного колебания вещества (или целому кратному от этой частоты). Это свойство указывает на связь обнаруженного явления с неупругим рассеянием света на молекулах, существование которого было экспериментально доказано Раманом при исследовании рассеяния света в жидкостях (открытое Раманом в 1928 г. явление принято называть эффектом спонтанного комбинационного, или рамановского, рассеяния). Вслед за опытами Вудбери и Нг были предприняты многочисленные систематические исследования, при которых вещества различных типов —как упорядоченные, так и неупорядоченные системы — подвергались воздействию интенсивного лазерного излучения при этом рассеянное излучение обнаружило свойства, существенно отличающие его от излучения при спонтанном комбинационном рассеянии. Так, например, совершенно иной оказалась зависимость от интенсивности возбуждающего излучения, а также способность к интерференции (более детально см. в гл. 4). Открытое Вудбери и Нг явление называют вынужденным, или индуцированным, комбинационным рассеянием. [c.130]

Метод термометрии на основе комбинационного (рамановского) рассеяния света (КРС), то есть неупругого столкновения фотонов с молекулами вещества и соответствующего смещения спеклра рассеянного излучения относительно частоты излучения лазера. Температура (вращательная или колебательная) каждой двухатомной или многоатомной фракции в газовой смеси определяется по интенсивности каждой компоненты рассеянного света. Рабочий диапазон температур, измеряемой с помощью КРС от 100 К (вращательные спектры КРС) до 6000 К и более (колебательные спектры КРС). Однако интенсивность спектра КРС очень низка, чго требует применения мощных лазеров. [c.94]

Одновременная активность в комбинационном и инфракрасном спектре наблюдается для некоторых ветвей колебаний в пьезоэлектрических кристаллах. Первые наблюдения рамановского рассеяния на поляритоиах были сделаны в работе Генди и Хоп-фельда [10] в 1965 г. при исследовании рассеяний лазерного излучения (А, = 6328 А) кристаллами ОаР, относящимися к кубической сингонии и не имеющими центра симметрии. Эти кристаллы имеют по два иона в элементарной ячейке и одну ветвь поперечных оптических фононов. Наблюдалось изменение частоты [c.80]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...