Лазерная спектроскопия комбинационного рассеяния

Лазерная спектроскопия комбинационного рассеяния света [c.155]

Эта глава выглядела бы незавершенной без ссылки на некоторые интересные исследования загрязнения воды с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния. В работах [433, 434] рассмотрена возможность использования лазерной спектроскопии комбинационного рассеяния для обнаружения и идентификации загрязнения воды отдельными типами молекул, а в работах [435—437] спектроскопия комбинационного рассеяния применена для измерения концентрации ионов в воде. [c.524]

Когерентная спектроскопия комбинационного рассеяния (стационарная н нестационарная см. Активная лазерная спектроскопия) позволяет измерять времена релаксации, изучать процессы внутри- и межатомного переноса энергии возбуждения для трёх- и более уров-невых систем (рис. 5). [c.308]

Основному материалу, связанному с нелинейными задачами, предпослана специальная глава, где дано довольно подробное изложение теории распространения волновых пакетов в линейной диспергирующей среде. Фемтосекундные лазерные импульсы внесли много нового и в этот, казалось бы давно уже завершенный, раздел волновой оптики. Проблемы основанной на достижениях пико- и фемтосекундной оптической технологии нестационарной лазерной спектроскопии в целом-далеко выходят за рамки этой книги. Поэтому мы ограничились лишь одним, но, как нам представляется, ярким примером — теснейшим образом связанной с волновой нелинейной оптикой активной спектроскопией комбинационного рассеяния. Переход к фемтосекундным импульсам позволяет получить здесь не только исчерпывающую информацию о релаксации энергии и фазы возбуждения, но и непосредственно наблюдать форму молекулярных колебаний. Книга завершается специальной главой, посвященной фемтосекундным лазерным системам. Акцент сделан на основных принципах и концепциях, лежащих в основе разработки систем, которые позволяют уже сейчас получать фемтосекундные импульсы в чрезвычайно широком диапазоне спектра, простирающегося от дальней инфракрасной области до вакуумного ультрафиолета. [c.8]

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]

Более эффективно низкочастотные колебания ВС изучаются методами спектроскопии комбинационного рассеяния. Последовательная интерпретация таких колебаний проводится в экспериментальных работах Гросса [17]. Использование лазерного возбуждения значительно расширило число таких исследований. [c.165]

Бурно развивающаяся в последние годы техника когерентной активной спектроскопии комбинационного рассеяния соединяет в себе преимущества интенсивных сигналов ВКР, с широкой областью применимости спектроскопии СКР и высоким спектральным разрешением абсорбционной лазерной спектроскопии [2, 16], Прогресс экспериментальной техники активной спектроскопии КР связан с созданием нового поколения автоматизированных лазерных спектрометров различных типов, обладающих широкими возможностями для приложений. Остановимся здесь на тех спектрометрах, которые предназначены для исследования газов технические характеристики этих спектрометров взяты из [2, 3]. К их числу относятся [c.158]

При комбинационном рассеянии сечение имеет значение, на три порядка меньшее соответствующего сечения рэлеевского рассеяния, и рассеянный сигнал имеет сдвиг по частоте, который характеризует стационарные уровни энергии рассеивающей молекулы. Спектроскопия комбинационного рассеяния является мощным средством лазерного дистанционного зондирования, поскольку позволяет как идентифицировать, так и измерять концентрации малых газовых составляющих в смеси на фоне основных составляющих. [c.119]

На исследуемое вещество направляются два лазерных луча, разности частот которых совпадают с одной из частот собственных колебаний молекулы или кристалла, что приводит к изменению заселенности колебательных уровней. Для анализа используется дополнительный, так называемый пробный, луч. Фактически исследуется стоксово и антистоксово рассеяние пробного луча. Описанную схему принято называть схемой активной спектроскопии рассеяния света. Пробный луч в этой схеме может использоваться как для регистрации фазовых соотношений между элементарными возбуждениями в разных точках среды (между фазами колебаний разных молекул) — когерентная активная спектроскопия так и для регистрации разности населенностей уровней—некогерентная активная спектроскопия. Естественно, что в обоих случаях рассеянный сигнал, получаемый в схеме активной спектроскопии, существенно превышает уровень сигнала, получаемого в спонтанном комбинационном рассеянии. [c.316]

Заслуживает внимания тот факт, что использование лазеров в спектроскопии определяется относительной простотой регистрации сигнала, несущего информацию об исследуемом явлении. Высокая спектральная плотность привела к появлению лазерной спектроскопии, основанной на комбинационном рассеянии, и методов инфракрасной флуоресценции с высоким временным разрешением, а также измерений, основанных на поглощении излучения. Высокая степень когерентности и узость полосы излучаемых частот позволяют использовать лазер для гетеродинной спектроскопии и спектроскопии, основанной на рассеянии света. [c.218]

Методы измерений в спектроскопии со сверхвысоким временным разрешением делятся на два этапа. На первом этапе исследуемый образец возбуждается ультракоротким лазерным импульсом. За время действия импульса энергия передается образцу. Возбуждение образца может происходить с поглощением одного или нескольких фотонов или в результате неупругого рассеяния, фотонов, например комбинационного рассеяния (рис. 9.1). Образец в результате кратковременного взаимодействия с полем излучения переходит из состояния термодинамического равновесия в неравновесное состояние. После действия импульса имеют место лишь выравнивающие процессы, во время которых образец возвращается в первоначальное или [c.324]

Подлинную революцию в молекулярной спектроскопии совершили оптические квантовые генераторы когерентного излучения — лазеры, впервые созданные в 1960 г. В результате существенно расширились возможности техники спектроскопии (были разработаны разного типа высокоинтенсивные когерентные монохроматические источники света в широком диапазоне длин волн, работающие в импульсном и непрерывном режиме, лазеры, перестраиваемые по длинам волн, и т. д.) качественно изменились многие методики классической спектроскопии (спонтанное комбинационное рассеяние света, флуоресценция, резонансное комбинационное рассеяние света, спектры возбуждения и т. д.) и, самое главное, были созданы принципиально новые методы исследования вещества (обращенное комбинационное рассеяние, когерентное активное комбинационное рассеяние света, внутри-резонаторное поглощение и т. д.). Сейчас еще трудно предсказать все возможности дальнейшего развития лазеров. Ясно одно, что чувствительность, разрешающая способность, временное разрешение и т, д, изменились всего за полтора десятилетия настолько, что многое, казавшееся ранее фантастичным, как, например, регистрация одиночных атомов в газовой фазе, уже реализовано. У лазерной спектроскопии молекул многое впереди. Одной из сдерживающих причин практической реализации ее идей является сложность их внедрения в серийное производство. [c.10]

Рассмотрению современных экспериментальных методов абсорбционной спектроскопии атмосферы, обладающих высокими чувствительностью и спектральным разрешением уникальных комплексов лазерных спектрометров видимого и ИК-Диапазона посвящена пятая глава. В шестой главе дан краткий обзор современного состояния методов и средств исследования спектров комбинационного рассеяния и флуоресценции атмосферных газов. Обзор оригинальных экспериментальных результатов исследований спектров поглощения атмосферы, выполненных на лазерных спектрометрах в ИОА СО АН СССР, представлен в седьмой главе. Последняя восьмая глава освещает возможные приложения высокоточной спектроскопической информации, получаемой современными методами лазерной спектроскопии, в задачах атмосферной оптики, а также вопросы создания автоматизированных систем на базе ЭВМ для исследования взаимодействия излучения с молекулярной атмосферой. [c.6]

Тем не менее эффект комбинационного усиления, обусловленный параметрическим взаимодействием электромагнитных волн и волн мате- ильного возбуждения, находит применение в других схемах нелинейной лазерной спектроскопии комбинационного рассеяния, светоспектроскопии вынужденного комбинационного усиления и активной спектроскопии КР (или спектроскопии когерентного антистоксова рассения света), о которых речь пойдет ниже (см. 4.3). Параметрическое взаимодействие волн разной природы объясняет также возникновение в процессе ВКР антистоксовых компонент в общем случае нескольких порядков [2,4,28. [c.225]

Рис. 5. Когерентная активная спектроскопия комбинационного рассеяния а — квантовые переходы б — времевнбй ход процессов нестационарной когерентной спектроскопии комбинационного рассеяния. Сигнал с частотой Шс=<о + (и, — ш,) регистрируется спустя время задержка т (переменное) после во -действия двух импульсов лазерной накачки (частбты ш,, юД (внизу пунктиром показан временной ход амплитуды р когерентных молекулярных колебаний, возбуждённых импульсами

При рассеянии интенсивного излучения в среде спонтанные процессы Р. с. могут усилиться стимуляцией излучением (индуцированное излучение). С тэким вынужденным рассеянием света связан широкий круг явлений напр., на вынужденном Р. с. основана работа комбинационного лазера. Если Р. с. стимулируется фотонами, рождёнными в среде в процессе рассеяния, то говорят о вынужденном пассивном рассеянии. Если Р. с. стимулировано внеш. излучением, то его нвз. активным вьшужденным Р, с. (см. Активная лазерная спектроскопия комбиващюнного рассеяния. Нелинейная оптика). [c.282]

В методике спектроскопии комбинационного рассеяния (КР) с временным разрешением применяется двухимпульс-ная схема, в к-рой первый —возбуждающий—импульс создаёт изменения в изучаемом объекте, а второй — зондирующий— используется для измерения спектров КР. Спектроскопия КР—один из наиболее информативных методов оптич. спектроскопии, поэтому применяется для изучения сложных многоатомных молекул, динамики изменения их структуры и хода фотохим. реакций. Т. к. сечение КР даже в резонансно.м случае мало, в спектроскопии КР с временным разрешением особенно эффективно использование дпя зондирования методов нелинейной лазерной спектроскопии, в первую очередь методик когерентного антистоксова и стоксова рассеяния света [2]. [c.281]

Известные методы лазерного зондирования на основе нелинейных и когерентных эффектов можно объединить в три группы [31]. К первой отнесем лидарные методы, использующие оптическое и радиоизлучения при дистанционном лазерном нагреве и ионизации аэрозольной атмосферы ко второй — методы детектирования сверхслабых спектральных искажений эхосигналов на основе нелинейного усиления влияния атмосферы, включенной в резонатор лазера к третьей — методы нелинейной и когерентной спектроскопии комбинационного рассеяния света на колебательновращательных переходах молекул газовой среды и резонансных колебаниях формы частиц аэрозолей, а также их ориентации полем. [c.189]

Рассмотренные методы лазерной флуоресцентной спектроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния (особенно методы АСКР) существенным образом дополняют методы лазерной абсорбционной спектроскопии и вместе с последними создают базу для решения задач оптики атмосферы, базирующихся на использовании спектроскопических методов и результатов. Очень удачно дополняют друг друга флуоресцентный и ОА-методы. Характерной особенностью первого является возможность детектирования малых абсолютных концентраций частиц при малых давлениях по излучательному каналу, тогда как ОА-метод эффективен при измерении относительных концентраций при высоком общем давлении газа. [c.160]

Оптич. методы, основанные на анализе рассеяния света, послужили одной из существенных основ становления молекулярной физики и её приложений. Так, нефелометрия даёт возможность получать данные о межмолекулярном взаимодействии в растворах, определять размеры и молекулярную массу макромолекул полимеров, а также частиц в коллоидных системах, взвесях и золях. Ценные сведения о структуре уровней энергии молекул, их взаимодействии и строении вещества даёт изучение комбинационного рассеяния света и Мандельштама — Вриллюэна рассеяния. Использование лазеров резко увеличило информативность спектроскопии рассеяния, привело к открытию вынзокденных рассеяний я к развитию нового направления, основанного на воздействии лазерного излучения на распределение рассеивающих частиц (молекул) по энергетич. состояниям (активная ла.зерная спектроскопия). [c.420]

Первые серьёзные лазерные эксперименты в спектроскопии были осуществлены после создания достаточно мощных лазеров видимого диапазона, излучение к-рых имеет фиксированную частоту. Они были использованы для возбуждения спектров комбинационного рассеяния света. Принципиально новые возможности Л. с. приобрела с появлением лазеров с перестраиваемой частотой. Л. с. позволила решить ряд важных задач, перед к-рыми спектроскопия обьгчных источников света была практически бессильна. Высокая монохроматичность излучения лазеров с перестраиваемой частотой даёт возможность измерять истинную форму спектр, линий в-ва, не искажённую аппаратной ф-цией спектрального прибора. Это особенно существенно для спектроскопии газов в ИК области, где разрешение лучших пром. приборов обычного типа составляет 0,1 см , что в 100 раз превышает ширину узких спектр, линий (см. Ширина Спектральных линий). [c.341]

Оптич. явления и методы применяются для аналитич. целей и контроля В разл. областях науки и техники. Особенно большое значение имеют методы спектрального анализа и люминесцентного анализа, основанные на связи структуры атомов и молекул с хар-ром их спектров испускания и поглош е-ния, а также спектров комбинационного рассеяния света. По вхщу спектров можно установить мол. и ат. состав, агрегатное состояние, темп-ру в-ва, исследовать кинетику протекающ их в нём физических и химических процессов. Применение в спектроскопии лазеров обусловило бурное развитие нового её направления — лазерной спектроскопии. [c.491]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...