Raman spektroszkópia hn0 hn0 hn0 hn0 hn0 hn0 hnS hnAS Rayleigh-szóródás Stokes-szóródás anti-Stokes-szóródás

Raman spektroszkópia Klasszikus leírás: mI: indukált dipól a: polarizálhatóság tenzor E: külső elektromos tér külső tér periodikus (EM sugárzás) polarizálhatóság tenzor változik a rezgésekkel, molekula forgásával: anti-Stokes Stokes

Raman spektroszkópia !!!: Kiválasztási szabályok, kölcsönös kizárási szabály

Raman spektrométerek: diszperziós készülékek Forrás korábban vonalas Hg-lámpa  monokromatikus fény előállítása monokromátorral vagy szűrővel (ma leginkább lézerek) Detektor: látható fény esetében (pl. Hg-lámpa): fotonsokszorozó, diódasor, CCD IR esetében félvezető

Raman spektrométerek: diszperziós készülékek lézer Hg-lámpa

Raman spektrométerek: FT-készülékek

Raman spektroszkópia: optikai elrendezések

Polarizációs Raman spektroszkópia Raman depolarizációs-hányad: rl=I(zy) / I(zz)

Raman mintafelvételi technikák

Raman mintafelvételi technikák

Rezonancia Raman Spektroszkópia I~I0*(n0±nk)4

Rezonancia Raman Spektroszkópia

Rezonancia Raman Spektroszkópia

Felülettel erősített (vagy felületerősített) Raman-szóródás Surface Enhanced Raman Scattering (SERS) Fleischman és Van Duyne 1970-es évek: Ag-elektródok felületének vizsgálata ELEKTROMÁGNESES ERŐSÍTÉS KÉMIAI ERŐSÍTÉS Töltésátviteli komplexek Az intenzítás mellett a frekvencia is változik! http://www.deltanu.com/newsletters/nwsltr1103.htm

SERS: Kémiai erősítés

SERS

SERS

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

Nemlineáris Raman technikák Erős külső EM térben: Pl. a másodrendű nemlineáris polarizáció hatása: Gázfázisú nemlineáris spektroszkópiában általában a harmadrendű tag játszik szerepet. Első alkalmazások: Kaiser és Garrett, 1961: kétfotonos abszorbció Ng és Woodbury, 1962: stimulált Raman-szórás Bloembergen és Schawlow: Nobel-díj 1981

Nemlineáris Raman technikák Hiper-Rayleigh- és hiper-Raman-szórás hn0 hn0 2hn0 hn0 2hn0 hn0 hn0 hn0 hn0 hn0 hnHS hnHAS hiper-Rayleigh-szóródás hiper-Stokes-szóródás hiper-anti-Stokes-szóródás 5-7 nagyságrenddel kisebb jel, alacsonyabb háttér, más kiválasztási szabályok, mint a (hagyományos) Raman spektroszkópiában

Nemlineáris Raman technikák Stimulált (kényszerített) Raman Spektroszkópia (SRS) Hatás: próba („stimuláló”) lézer intenzitásának növekedése gerjesztett állapot populációjának növekedése anti-Stokes vonalak intenzitásának növekedése hn0 hnS hnS Impulzus megmaradás: kAS=2kL-kS kAS kS hnS kL kL

Nemlineáris Raman technikák Stimulált (kényszerített) Raman Spektroszkópia (SRS)

Nemlineáris Raman technikák Koherens 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 kiszélesedés Hasonlóan: Koherens Stokes Raman-szóródás (CSRS)

Nemlineáris Raman technikák CARS