Рамановское рассеяние Рассеяние

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)

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]

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]

Таким образом, чтобы воспользоваться той же идеей, необходимо определить этот вклад в эхо-сигнал и вычесть его из значения эхо-сигнала, обусловленного как рэлеевским, так и аэрозольным рассеянием. В работе [12] предложен метод, заключающийся в использовании эхо-сигналов на частоте зондирования и на частоте колебательно-вращательного рамановского рассеяния молекулярным азотом. [c.118]

Так, при (U2 сйц, где соц, — частота молекулярных колебаний, ГПР непрерывно переходит в ГКР. Этот эффект, который иногда называют также трехфотонным рамановским рассеянием, объясняется распадом двух фотонов накачки на стоксов фотон с частотой U1 = 2о)з — соц, и фонон с частотой сод. Если колебания ядер в молекуле сопровождаются изменением дипольного момента, то должно наблюдаться ГКР на поляритоне, пропорциональное мнимой части (ср. (1.2.1)) величины [c.35]

Теория бриллюэновского рассеяния мало отличается от теории рамановского рассеяния. Фононы относятся теперь к акустической ветви. Их энергия существенно меньше, чем у оптических [c.313]

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]

См. также Ангармонические члены Бриллюэновское рассеяние Время релаксации Дифракция рентгеновских лучей Приближенно времени релаксации Рамановское рассеяние Рассеяние нейтронов Столкновения Рассеяние нейтронов II49, 98—107, 381—385 бесфононное II 100, 384 двухфононное П 103, 104 длина рассеяния II381 [c.437]

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]

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]

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]

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]

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]

Выбор лазерных источников. Наибольшее распространение к настоящему времени получили перестраиваемые лазеры на красителях, накачиваемые лазерами на алюмоиттриевом гранате. Однако их дальнейшее использование становится проблематичным в связи с их ненадежностью в эксплуатации и технической сложностью. Другие лазерные источники, которые могут быть предложены для целей зондирования озона эксимерные па KrF с кюветами, заполненными или водородом, или дейстерием и обеспечивающими необходимые сдвиги длин волн излучения за счет явления стимулированного рамановского рассеяния 4-я гармоника АИГ Nd-лазера с теми же приставками. [c.206]

Рис. 14.14. Зависимость частоты оптических фононов в сегнетоэлектрическом кристалле сульфойодида сурьмы 8Ь81 от разности температур Т — То, иллюстрирующая резкое уменьшение этой частоты при приближении температуры к точке Кюри снизу. (Измерения проводились в экспериментах по рамановскому рассеянию см. работу Перри и Аграваля [30].)

Рис. 17.46. Схема процесса спиновой релаксацш., отвечающей переходу 2->1. Слева — процесс, сопровождаемый испусканием фонона (прямой переход) в середине — процесс, связанный с рамановским рассеянием фонона справа — процесс рассеяния фонона, протекающий в два этапа (по Орбаху). Тип температурной зависимости времени продольной релаксации Г показан под схемой каждого из процессов.

Первый настоящий двухфотонный нелинейный эффект — комбинационное или рамановское рассеяние — был обнаружен в 1928 г. одновременно Ландсбергом и Мандельштамом и Раманом и Кришнаном (подробная история этого открытия описана в [20]). Когерентное рассеяние на тепловых акустических волнах предсказали Бриллюэн (1922 г.) и Мандельштам (1926 г.) и обнаружил Гросс (1930 г.). Квантовую теорию этого явления рассмотрел Тамм (1930 г.). [c.37]

Ошибки измерения. Точность параметрического фотонометра будет зависеть от ряда факторов. Прежде всего, на индикатор может действовать фоновое изотропное излучение из-за фотолюминесценции кристалла, неидеальной фильтрации накачки, некогерентного параметрического и рамановского рассеяния и т. д. Однако определить уровень этого изотропного неполяризованного фона можно достаточно точно благодаря острой направленности (при малом интервале измеряемых длин волн) и полной поляризации полезного сигнала. Влияние неидеальной прозрачности кристалла также поддается достаточно точному учету ( 6.6). [c.203]

Неупругое рассеяние света за счет испускания или поглощения фонона называют рамановским (комбинационным) рассеянием, если фонон принадлежит оптической ветви колебаний, и брил-люэновским рассеянием, если фонон принадлежит акустическо 1 ветви. На рис. 88 мы представили три процесса взаимодействия [c.311]

Можно показать, что среди перечисленнык процессов случай в) является наиболее вероятным. В неполярных твердых телах он единственно возможный, так как частичный процесс превращение фотон —фонон или ему обратный запрещен. В дальнейшем мы рассмотрим рамановское рассеяние посредством процесса в) и дополнительно ограничимся стоксовским рассеянием. [c.311]

Вид уравнения (79.1) допускает классическую интерпретацию процессов взаимодействия. Из трех матричных элементов два, вместе с энергетическим знаменателем, были уже найдены в (70.3) для двухфононного поглощения. Единственная разница заключается в том, что теперь поглощение фотона связано с испусканием фотона. Свет поляризует твердое тело (образуются виртуальные электронно-дырочные пары), и колебания решетки связаны с этой поляризацией. Так же как поглош,ение фононов связано с дипольным моментом, так же раман-эффект связан с тензором поляризуемости. Рассмотренный здесь раман-эффект первого порядка связан с первым членом разложения этого тензора по степеням смещений решетки. Член, квадратичный в 8 а, дает раман-эффект впюрого порядка, который связан с испусканием или поглощением двух фононов или с испусканием одного и поглощением второго фонона. Здесь могут быть связаны два процесса первого порядка посредством виртуального фотона или же оба фонона могут быть испущены (поглощены) виртуальной электроннодырочной парой. В первом случае возникает линейчатый спектр с разностью энергий (частот) первичного и вторичного фотонов, которая является суммой или разностью рамановских энергий первого порядка. Во втором случае фононная пара должна только удовлетворять законам сохранения энергии и импульса оба фонона могут, однако, иметь г-векторы нз всей бриллюэновской зоны. Следовательно, соответствующий спектр непрерывен. Обсуждение матричных элементов в (79.1) приводит к правилам отбора, т. е. к высказываниям о том, какие оптические фононы участвуют в рамановском рассеянии. Так как оптическое поглощение и рамановское рассеяние связаны с различными взаимодействиями, то правила отбора для обоих процессов различны. Некоторые решеточные колебания раман-активны , но не инфракрасноактивны , и наоборот. Для выяснения этих вопросов необходимо привлечь теоретико-групповые методы, изложенные в Приложении Б. В противоположность инфракрасному поглощению в раман-эффекте могут участвовать 0-фононы. [c.312]

Более обстоятельное изложение рамановского рассеяния и других вопросов, рассмотренных в этом параграфе, можно найти в статьях Балкански и Бурштейна в [49], Камминса и Лоудена в [35], Лоудена в [63.13] и Мурадяна в [58.1Х]. По более общим вопросам мы Отсылаем к книге Борна и Хуанга [97]. [c.314]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...