7.6. Лазерная спектроскопия
Лазерная спектроскопия – раздел оптической спектроскопии, в основе которого лежит использование лазерного излучения.
В спектральных приборах применяют лазеры с фиксированной или с перестраиваемой частотой в диапазоне от далекой инфракрасной области до вакуумного ультрафиолета. Высокая монохроматичность лазерного излучения дает возможность определять спектральные линии с разрешением 10–2–10–3 см–1. Пространственная когерентность лазерного пучка позволяет фокусировать излучение на площадку размером порядка 100 нм и исследовать малые количества вещества. Благодаря короткой длительности лазерных импульсов можно изучать процессы, протекающие за 10–8–10–13 с. Лазерная спектроскопия может быть реализована на значительных расстояниях (например, в атмосфере).
На основе перестраиваемых лазеров разработаны оригинальные методы спектроскопии.
Внутрирезонаторная лазерная спектроскопия состоит в экспозиции образца между зеркалами резонатора лазера на пути лазерного излучения. Излучение, отражаясь от зеркал резонатора, многократно проходит через образец. Внутрирезонаторная лазерная спектроскопия – один из наиболее чувствительных методов регистрации слабых линий поглощения: коэффициент поглощения составляет 10–8–10–10 см–1, что позволяет обнаружить примеси атомов с концентрацией до 10–4 атомов/см3. Методом внутрирезонаторной лазерной спектроскопии определяют в веществе следовые количества Na, Li, Ba, Sr, V и редкоземельных металлов. Он позволяет наблюдать разрушение структуры комплексных соединений.
Спектроскопию комбинационного рассеяния (рамановскую спектроскопию) применяют для изучения органических и неорганических веществ в любых агрегатных состояниях за исключением черных и глубоко окрашенных образцов, а также соединений, демонстрирующих сильную флуоресценцию в видимой части спектра. По спектрам комбинационного рассеяния идентифицируют вещества, исследуют динамику кристаллической решетки, определяют химические связи и группы в молекулах, изучают изомерию, фазовые переходы в образцах, адсорбцию, обнаруживают микропримеси.
Лазерное излучение может возбуждать на поверхности образцов поверхностные акустические волны, что составило основу оптико-акустической спектроскопии твердого тела. Это неразрушающий метод, позволяющий изучать те же свойства вещества, что и абсорбционная спектроскопия, в любом агрегатном состоянии при Т ~ 4–1000 K. Его применяют для высокочувствительного анализа жидкостей (растворы органических соединений, комплексов металлов) и твердых веществ, например, руд.
Использование лазеров с перестраиваемой частотой привело к развитию спектроскопии резонансного комбинационного рассеяния, которое возникает, когда частота возбуждающего света совпадает с областью частот поглощения вещества. Этот метод позволяет определить низкие концентрации веществ, что особенно важно для биологии и биохимии.
- Введение
- Общие сведения о методах и средствах исследования пищевых продуктов
- Тема 1. Отбор и подготовка пробЫ к анализу
- Тема 2. Погрешности анализа, обработка результатов измерений, методы оценки точности методик
- 2.1. Аналитический сигнал. Методы измерения
- 2.2. Погрешности анализа. Представление результатов анализа
- 2.3. Статистическая обработка результатов прямых равноточных наблюдений (определений)
- 2.4. Оценка грубых погрешностей (промахов)
- Тема 3. Титриметрический анализ
- 3.1. Характеристика титриметрического метода. Кривые титрования
- 3.2. Классификация титриметрических методов анализа
- 3.3. Кислотно-основное титрование
- 3.4. Комплексонометрическое титрование
- 3.5. Окислительно-восстановительное титрование
- 3.6. Осадительное титрование
- Тема 4. Радиометрический анализ и радиационный контроль
- Тема 5. Электрохимические методы анализа
- 5.1. Потенциометрический метод анализа
- 5.2. Кондуктометрический метод анализа
- 5.3. Кулонометрический метод анализа
- 5.4. Вольтамперометрический метод анализа
- Тема 6. Оптические методы исследования
- 6.1. Рефрактометрический анализ
- 6.2. Поляризационный анализ
- 6.3. Нефелометрический и турбидиметрический анализы
- Тема 7. Спектроскопические методы исследования
- 7.1. Понятие спектроскопии. Типы спектров
- 7.2. Фотометрический метод анализа
- 7.3. Радиоспектроскопия, ядерный магнитный и электронный парамагнитный резонансы
- 7.4. Инфракрасная спектроскопия
- 7.5. Ультрафиолетовая спектроскопия
- 7.6. Лазерная спектроскопия
- 7.7. Масс-спектрометрия
- 7.8. Атомно-абсорбционная спектроскопия
- 7.9. Атомно-эмиссионная спектроскопия
- 7.10. Люминесцентный анализ
- Тема 8. Рентгеновские методы исследования
- 8.1. Рентгеновская спектроскопия
- 8.2. Рентгеновский структурный анализ
- 8.3. Рентгеновский фазовый анализ
- Тема 9. Хроматография и родственные методы
- 9.1. Понятие, особенности и классификация хроматографии
- 9.2. Газовая хроматография
- 9.3. Жидкостная хроматография
- 9.4. Ионная хроматография
- 9.5. Капиллярный электрофорез
- Тема 10. Микроскопические методы исследования
- 10.1. Понятие микроскопии
- 10.2. Световая микроскопия
- 10.3. Электронная микроскопия
- Тема 11. Физические методы исследования
- 11.1. Термический анализ
- Отклонение стрелок гальванометров
- 11.2. Методы измерения тепловых и термоэлектрических характеристик
- 11.3. Методы измерения электрофизических характеристик проводящих материалов
- 11.4. Методы измерения диэлектрических свойств
- 11.5. Электрические измерения неэлектрических величин
- 11.6. Измерение магнитных свойств материалов
- 11.7. Электрические и магнитные методы контроля состава и свойств материалов. Устройства и методы неразрушающего контроля
- Тема 12. Электронные датчики химического состава (Химические сенсоры)
- 12.1. Классификация датчиков
- 12.2. Химические датчики (сенсоры)
- 12.3. Биосенсоры
- 12.4. Оптические химические сенсоры
- 12.5. Интеллектуальные сенсорные системы («электронный нос» и «электронный язык»)
- Список литературы
- Содержание