Введение в Рамановскую Спектроскопию
Введение
В 1928 году Сэр Раман открыл явление неупругого рассеяния света.
Излучение,
рассеиваемое молекулами, содержит фотоны той же частоты,
что и падающее
излучение, а также некоторое количество фотонов с измененной или смещенной
частотой. Спектроскопический процесс измерения этих смещенных фотонов был назван
в честь Сэра Рамана, само изменение частоты известно как «эффект Рамана»
(
Рамановский эффект), а излучение со смещенными частотами называют «Рамановским
излучением». К концу 1930х гг. Рамановская спектроскопия
стала основным методом
неразрушающего химического анализа.
ИК спектроскопия вытеснила Рамановскую спектроскопию после Второй Мировой
войны, когда развитие чувствительных ИК детекторов и достижения в области
электроники сделали ИК спектроскопию более простой в использовании.
Измерения с
помощью ИК спектроскопии стали рутинными, тогда как для Рамановской спектроскопии
все еще требовалось сложное оборудование, квалифицированные операторы и наличие
темной комнаты.
С развитием лазеров в 1960х гг. вновь возник
интерес к рамановскому методу, но
его применение ограничивалось исследовательскими лабораториями. Все еще
требовались квалифицированные операторы для сбора простых спектров, а сам процесс
был довольно трудоемким.
Последующие события, такие, как появление более дешевых и чувствительных
CCD матриц
(Charge Coupled Devices, CCD)
, голографических фильтров и
рамановской спектроскопии с Фурье-преобразованием (FT-Raman), положили начало
возрождению рамановской спектроскопии как рутинного лабораторного метода.
Сегодня, наиболее совершенные Раман-спектрометры представляют собой единые
модули с компьютерным управлением, оснащенные автоматической блокировкой лазера,
имеют автоматические процедуры калибровки и широкий набор спектральных библиотек.
Эти преимущества делают процедуру получения и использования Раман-спектров
рутинным процессом.
Теория
В Рамановской спектроскопии образец облучается монохроматическим светом
(источником обычно является лазер). Большая часть рассеянного
образцом излучения
будет иметь ту же частоту, что и падающая – процесс известен как
Рэлеевское
рассеяние. Тем не
менее, некоторое количество излучения, рассеянного образцом,
примерно один фотон из миллиона (0.0001 %) – будет
иметь частоту, смещенную по
отношению к частоте исходного излучения лазера.