Laboratory VIS-NIR-SWIR setups with different spectroscopy ...
NIR-VIS spektrométerek
description
Transcript of NIR-VIS spektrométerek
![Page 1: NIR-VIS spektrométerek](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022051218/56815a68550346895dc7b8b6/html5/thumbnails/1.jpg)
NIR-VIS spektrométerek
![Page 2: NIR-VIS spektrométerek](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022051218/56815a68550346895dc7b8b6/html5/thumbnails/2.jpg)
NIR-VIS spektrumok
„NIR spectra (4 200- 11 000 cm-1) of polymers, monomers, plasticizers, lubricants, antidegradantes (antioxidantes, light stabilizers, PVC stabilizers), burning retarders, antistatic agents, blowing agents, coloring agents, pigments, optical whitenings, fillers and other related compounds.”http://www.ftir.cz/nir_polym.htm
![Page 3: NIR-VIS spektrométerek](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022051218/56815a68550346895dc7b8b6/html5/thumbnails/3.jpg)
FIR spektrumok
![Page 4: NIR-VIS spektrométerek](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022051218/56815a68550346895dc7b8b6/html5/thumbnails/4.jpg)
Raman spektroszkópia
h0 h0 h0 h0 h0 hSh0 hAS
Rayleigh-szóródás Stokes-szóródás anti-Stokes-szóródás
![Page 5: NIR-VIS spektrométerek](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022051218/56815a68550346895dc7b8b6/html5/thumbnails/5.jpg)
Raman spektroszkópia
Klasszikus leírás:
z
y
x
zzzyzx
yxyyyx
xzxyxx
Iz
Iy
Ix
I
E
E
E
Eαμ
I: indukált dipól : polarizálhatóság tenzor E: külső elektromos tér
• külső tér periodikus (EM sugárzás)• polarizálhatóság tenzor változik a rezgésekkel, molekula forgásával:
tAEtAEtE
ttAEE
tA
tEE
ii
iI
i
)(2cos2
1)(2cos
2
12sin
2sin)2sin(
2sin
2sin
000000
00
00
anti-Stokes Stokes
![Page 6: NIR-VIS spektrométerek](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022051218/56815a68550346895dc7b8b6/html5/thumbnails/6.jpg)
Raman spektroszkópia
![Page 7: NIR-VIS spektrométerek](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022051218/56815a68550346895dc7b8b6/html5/thumbnails/7.jpg)
Raman spektroszkópia
![Page 8: NIR-VIS spektrométerek](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022051218/56815a68550346895dc7b8b6/html5/thumbnails/8.jpg)
Polarizációs Raman spektroszkópia
Raman depolarizációs-hányad:
l=I(zy) / I(zz)
![Page 9: NIR-VIS spektrométerek](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022051218/56815a68550346895dc7b8b6/html5/thumbnails/9.jpg)
Rezonancia Raman Spektroszkópia
I~I0*(0±k)4
![Page 10: NIR-VIS spektrométerek](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022051218/56815a68550346895dc7b8b6/html5/thumbnails/10.jpg)
Rezonancia Raman Spektroszkópia
![Page 11: NIR-VIS spektrométerek](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022051218/56815a68550346895dc7b8b6/html5/thumbnails/11.jpg)
Rezonancia Raman Spektroszkópia
![Page 12: NIR-VIS spektrométerek](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022051218/56815a68550346895dc7b8b6/html5/thumbnails/12.jpg)
Felülettel erősített Raman-szóródásSurface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS)
http://www.deltanu.com/newsletters/nwsltr1103.htm
Töltésátviteli komplexek
Fém: leggyakrabban Ag
Fleischman és Van Duyne1970-es évek:Ag-elektródok
felületének vizsgálata
![Page 13: NIR-VIS spektrométerek](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022051218/56815a68550346895dc7b8b6/html5/thumbnails/13.jpg)
Felülettel erősített Raman-szóródásSurface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS)
http://www.deltanu.com/newsletters/nwsltr1103.htm
![Page 14: NIR-VIS spektrométerek](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022051218/56815a68550346895dc7b8b6/html5/thumbnails/14.jpg)
Raman mikroszkóp
http://pubs.acs.org/hotartcl/ac/98/feb/raman.html
![Page 15: NIR-VIS spektrométerek](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022051218/56815a68550346895dc7b8b6/html5/thumbnails/15.jpg)
Raman mikroszkóp
http://pubs.acs.org/hotartcl/ac/98/feb/raman.html
![Page 16: NIR-VIS spektrométerek](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022051218/56815a68550346895dc7b8b6/html5/thumbnails/16.jpg)
IR mikroszkópTechnikák: „mapping” és „imaging”
![Page 17: NIR-VIS spektrométerek](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022051218/56815a68550346895dc7b8b6/html5/thumbnails/17.jpg)
IR spektroszkópia
![Page 18: NIR-VIS spektrométerek](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022051218/56815a68550346895dc7b8b6/html5/thumbnails/18.jpg)
IR mikroszkóp
www.bruker.com
![Page 19: NIR-VIS spektrométerek](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022051218/56815a68550346895dc7b8b6/html5/thumbnails/19.jpg)
Nemlineáris Raman technikák
Pl. a másodrendű nemlineáris polarizáció hatása:
......6
1
2
1
...)(
32132
33
2210
PPPEEE
EEEPI
Első alkalmazások: Kaiser és Garrett, 1961: kétfotonos abszorbció Ng és Woodbury, 1962: stimulált Raman-szórás Bloembergen és Schawlow: Nobel-díj 1981
titi
titi
eEeEEE
eEeEEEEEEP)2(2*
020)2(2
0200*
20
22*0
220
*000
*020
2202
)(2
![Page 20: NIR-VIS spektrométerek](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022051218/56815a68550346895dc7b8b6/html5/thumbnails/20.jpg)
Nemlineáris Raman technikák
Hiper-Rayleigh- és hiper-Raman-szórás
h0
h0
h0
h0
h0 hHSh0 hHAS
hiper-Rayleigh-szóródás hiper-Stokes-szóródás hiper-anti-Stokes-szóródás
2h02h0
h0
h0
• 5-7 nagyságrenddel kisebb jel, • alacsonyabb háttérzaj,• más kiválasztási szabályok, mint a (hagyományos) Raman spektroszkópiában
![Page 21: NIR-VIS spektrométerek](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022051218/56815a68550346895dc7b8b6/html5/thumbnails/21.jpg)
Nemlineáris Raman technikák
h0 hS hS
hS
Impulzus megmaradás:
kAS=2kL-kS
Hatás:
• próba („stimuláló”) lézer intenzitásának növekedése• gerjesztett állapot populációjának növekedése• anti-Stokes vonalak intenzitásának növekedése
kAS kS
kL kL
Stimulált (kényszerített) Raman Spektroszkópia (SRS)
![Page 22: NIR-VIS spektrométerek](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022051218/56815a68550346895dc7b8b6/html5/thumbnails/22.jpg)
Nemlineáris Raman technikákStimulált (kényszerített) Raman Spektroszkópia (SRS)
![Page 23: NIR-VIS spektrométerek](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022051218/56815a68550346895dc7b8b6/html5/thumbnails/23.jpg)
Nemlineáris Raman technikákFotoakusztikus (kényszerített) Raman Spektroszkópia (PARS)
![Page 24: NIR-VIS spektrométerek](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022051218/56815a68550346895dc7b8b6/html5/thumbnails/24.jpg)
Nemlineáris Raman technikák
hAS h0
hS h0
Inverz Raman spektroszkópia (IRS)
![Page 25: NIR-VIS spektrométerek](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022051218/56815a68550346895dc7b8b6/html5/thumbnails/25.jpg)
Nemlineáris Raman technikákKoherens 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 kiszélesedésHasonlóan: Koherens Stokes Raman-szóródás (CSRS)
![Page 26: NIR-VIS spektrométerek](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022051218/56815a68550346895dc7b8b6/html5/thumbnails/26.jpg)
Nemlineáris Raman technikákCARS
![Page 27: NIR-VIS spektrométerek](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022051218/56815a68550346895dc7b8b6/html5/thumbnails/27.jpg)
Nemlineáris Raman technikákCARS
![Page 28: NIR-VIS spektrométerek](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022051218/56815a68550346895dc7b8b6/html5/thumbnails/28.jpg)
Nemlineáris Raman technikákCARS
![Page 29: NIR-VIS spektrométerek](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022051218/56815a68550346895dc7b8b6/html5/thumbnails/29.jpg)
Nemlineáris Raman technikákRaman-szórás által indukált Kerr-effektus (Raman Induced Kerr Effect, RIKE)
Fizikai alapelv: erős tér EM (=lézer sugárzás) hatására kettőstörés mértékének változása az EM tér intenzitásának függvényében
M. D. Levenson and J. J. Song, “Coherent Raman Spectroscopy,” in Coherent Nonlinear Optics, ed. by M. S. feld and V. S. Letokhov, (Springer-Verlag, Berlin, 1980) pp. 293-373
Minta
Polarizátor
![Page 30: NIR-VIS spektrométerek](https://reader034.fdocuments.us/reader034/viewer/2022051218/56815a68550346895dc7b8b6/html5/thumbnails/30.jpg)
Nemlineáris Raman technikák
Főbb nemlineáris Raman technikák összefoglalva: