Раман спектроскопія вид спектроскопії в основі якої лежить здатність досліджуваних систем молекул до непружнього раманів

Раман-спектроскопія — вид спектроскопії, в основі якої лежить здатність досліджуваних систем (молекул) до непружнього (раманівського) розсіювання монохроматичного світла.

Принцип роботи

Суть методу полягає в тому, що через зразок досліджуваної речовини пропускають промінь із певною довжиною хвилі, який при контакті зі зразком розсіюється. Отримані промені за допомогою лінзи збираються в один пучок і пропускаються через світлофільтр, що відділяє слабкі (0,001 % інтенсивності) раманівські промені від значно інтенсивніших (99,999 %) релеївських. «Чисті» раманівські промені підсилюються і спрямовуються на детектор, який фіксує частоту їхнього коливання.

Історія

У 1923 році Смекал теоретично передбачив явище непружнього розсіювання. Згодом у 1928 р. Раману і Шріману вдалося довести його експериментально. Для цього було сконструйовано спеціальний спектрометр, що за допомогою телескопа фокусував сонячні промені на зразку чистої рідини. Використовуючи систему світлофільтрів, вченим вдалося відділити промені з частотою коливань відмінною від падаючих, що вказувало на існування іншого, нерелеївського, розсіювання.

Будова раман-спектрометра

Раман-спектрометр складається з чотирьох основних компонентів:

джерело монохроматичного випромінювання (лазера);
система освітлення зразка і фокусування променів;
світлофільтр;
системи виявлення та комп'ютерного контролю;

Джерела збуджувального світла

Переважно як джерело збуджувального світла використовують такі лазери, як Ar+ (351,1-514,5 нм), Kr+ (337,4-676,4 нм) і He-Ne (632,8 нм). В останні роки впроваджуються також пульсуючі лазери Nd:YAG, діоди та ексимерні лазери для УФ резонансної раман-спектроскопії. З часу появи спектроскопії до відкриття лазера (1960-ті роки) єдиним джерелом збудження були із додатковим світлофільтром. Для того, щоб досягнути необхідної потужності до комплекту таких ламп входили спеціальні підсилювачі.

Система освітлення зразка

Лазерний промінь, зважаючи на його малий діаметр (~1мм), нескладно сфокусувати на зразку. Розсіяні промені спрямовують на світлофільтр частіше за допомогою системи збірних і фокусувальних лінз (мал.1), хоча також застосовують систему дзеркал (мал. 2). Система ахроматичних лінз може мати дві конфігурації, залежно від того, чи фіксуються промені, що розсіюються під кутом 90° (а), чи під кутом 180° (б).

Світлофільтри

Як правило використовуються інтерференційні фільтри, в яких дві оптичні площини здатні пропускати лише промені з довжинами хвиль, що кратні до подвоєної товщини фільтра. Нещодавно почали застосовуватися і акустичні фільтри.

Детектори

У зв'язку з малою інтенсивністю раманівського сигналу, до детекторів ставляться серйозні вимоги, а тому фотографічні плівки поступилися місцем високочутливим фотодетекторам.

Див. також

Джерела

John Ferarro. Introductory Raman spectroscopy. — Academic press, 2003. (англ.)
Ewen Smith, Geoffrey Dent. Modern Raman spectroscopy - A practical approach. — John Wiley & Sons, LTD, 2005. (англ.)