بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
طیف سنجی رامان (Raman Spectroscopy)
اسلاید 2 :
روش های شناسایی نانوساختارها
روش های طیف سنجی نوری
نهم
اسلاید 3 :
چکیده:
طیف سنجی رامان
یک تکنیک طیف سنجی مولکولی
دارای کاربرد های متنوع در زمینه های تحقیقاتی مختلف
امروزه بسیار متداول شده است
نیازمند مهارت ویژه ای می باشد تا از تفسیر های نادرست اجتناب شود.
اسلاید 4 :
1- مقدمه:
هنگامی که یک تابش الکترومغناطیس از یک محیط شفاف عبور می کند، گونه های موجود قسمتی از باریکه را در تمامی جهات پراکنده (Scatter) می کنند.
اسلاید 5 :
سی وی رامان (C. V. Raman) کشف کرد:
طول موج مربوط به کسر کوچکی از تابش پراکنده شده توسط مولکول های خاص متفاوت از طول موج تابش اولیه است
میزان تفاوت در طول موج ها وابسته به ساختار مولکولی ترکیبات تغییر می کند.
طیف سنجی رامان بر اساس تجزیه و تحلیل این تفاوت ها جهت تعیین ساختار مولکولی ترکیبات مختلف شکل گرفته است.
اسلاید 6 :
پراکندگی (Scattering)
یک فرایند فیزیکی است که طی آن، گونه ای از تابش مثل نور، صدا و یا حتی باریکه از ذرات متحرک (مثل یون، الکترون) در اثر برخورد با ذرات یا سطوح مختلف از مسیر مستقیمی که در آن در حال حرکت بوده منحرف شده و مجبور به حرکت در یک یا چند مسیر دیگر شود.
انواع پراکندگی
1.پراکندگی رایلی (Rayleigh scattering)
2. پراکندگی رامان (Raman scattering)
اسلاید 7 :
پراکندگی
به وسیله ذراتی ایجاد می شود که اندازه آنها به مراتب کوچکتر از طول موج تابش باشد.
در این نوع پراکندگی طول موج تابش تغییر نمی کند
مشهودترین مثال برای این نوع پراکندگی، آبی بودن رنگ آسمان است که در اثر پراکندگی طول موج های کوتاهتر طیف مرئی رخ می دهد.
پراکندگی رایلی
(Rayleigh scattering)
اسلاید 8 :
پراکندگی
بر اثر انتقال انرژی میان فوتون تابیده شده و مولکولهای ماده، طول موج اولیه تغییر می کند
در اثر از دست دادن انرژی، طول موج افزایش می یابد و یا در اثر گرفتن انرژی، طول موج کاهش می یابد.
میزان تغییرات انرژی (چه کاهش و چه افزایش) به تناسب با بسامد ارتعاشات (Vibrations) مولکولیِ گونة پراکنده کننده نور می باشد.
پراکندگی رامان
(Raman scattering)
اسلاید 9 :
پراکندگی
پراکندگی رامان به دو دسته کلی تقسیم بندی می شود.
دسته اول که دارای طول موج بلندتر (انرژی کمتر) از تابش اولیه است تحت عنوان استوکس (Stokes)
دسته دوم که طول موج کوتاهتر (انرژی بیشتر) از تابش اولیه دارند، با نام آنتی استوکس (anti-Stokes)
اسلاید 10 :
۲. طیف رامان
رابطه میان عدد موجی یک تابش با طول موج (λ)، فرکانس (υ) و انرژی (E) آن به صورت زیر است و دارای واحد cm-1 می باشد:
اسلاید 11 :
2-طیف رامان
طیف رامان CCl4 با استفاده از لیزر با طول موج 488 نانومتر
اسلاید 12 :
3- تفاوت های تکنیک رامان با طیف سنجی مادون قرمز
این دو تکنیک در اصول اولیه و تئوری با هم متفاوت هستند
به نحوی که معمولا به عنوان مکمل یکدیگر استفاده می شوند.
یکی از شروط لازم برای اینکه یک پیوند خاص بتواند در طیف سنجی مادون قرمز فعال باشد این است که در اثر جذب تابش، تغییر خالصی در ممان دو قطبی (Dipole moment) ایجاد شود برخلاف روش طیف سنجی مادون قرمز، پیوندی در تکنیک رامان فعال است که در اثر جذب تابش قطبش پذیری (Polarizability) آن تغییر کند.
اسلاید 13 :
3- تفاوت های تکنیک رامان با طیف سنجی مادون قرمز
یک مزیت مهم طیف های رامان در مقایسه با مادون قرمز این است که در طیف های رامان آب تداخل نمی کند؛ بنابراین از محلول های آبی می توان طیف رامان به دست آورد.
اساسی ترین تفاوت این دو روش در این است که در روش رامان یک سری حالت های مجازی (virtual states) بین حالت پایه و اولین حالت بر انگیخته ایجاد می شود که منشا اصلی وقوع پراکندگی رامان هستند.
اسلاید 14 :
۳. بررسی تفاوت های تکنیک رامان با طیف سنجی مادون قرمز (Infrared Spectroscopy)
تغییرات انرژی برای نشر استوکس و آنتی استوکس برابر ±∆E می باشد که مقدار ∆E دقیقا متناظر با انرژی اولین تراز ارتعاشی حالت پایه است و به آن جابجایی استوکس می گویند. اگر یک پیوند در مادون قرمز فعال باشد، انرژی جذب آن نیز برابر ∆E خواهد بود. بنابر این جابجایی استوکس و فرکانس پیک جذبی مادون قرمز شبیه به یکدیگر می باشند و به نوعی اثر انگشت (Fingerprint) برای یک پیوند تبدیل می شوند.
اسلاید 15 :
۴. حالت های مجازی
با عبور یک موج نوری عموما دوقطبی از کنار یک مولکول، دو قطبی در حال نوسان آن که بسیار بزرگتر از مولکول است می تواند با آن برهمکنش کرده و ابر الکترونی اطراف آن را از شکل طبیعی خود خارج نماید و باعث شود که الکترون های آن قطبیده (polarized) شده و به حالت های انرژی بالاتر بروند. این برهمکنش موجب ایجاد یک حالت واسطه (complex) با طول عمر بسیار کوتاه خواهد شد که در آن ساختار هندسی مولکول تغییر نکرده است.
طول عمر این حالت واسطه آنقدر کم است که مولکول زمانی برای تغییر حالت و حتی حرکت نخواهد داشت و تنها ابر الکترونی آن متحمل یک واپیچش (distortion) یا قطبش (polarization) می شود. این حالت واسطه تحت عنوان حالت مجازی شناخته می شود. باید توجه داشت که حالت مجازی یک حالت واقعی گذرا می باشد نه یک حالت فرضی!
اسلاید 16 :
۵. اصول تئوری
اسلاید 17 :
بردارهای تشکیل دهنده یک موج الکترومغناطیسِ در حال انتشار در جهت محور z
اسلاید 20 :
۶. اجزای دستگاهی
مهمترین اجزاء یک دستگاه رامان را منبع و سیستم طیف سنج آن دانست. منابع مورد استفاده در روش رامان اکثرا لیزری هستند
متداولترین منابع لیزری مورد استفاده عبارتند از:
لیزر یون آرگون با طول موجهای ۴۸۸ و ۵/۵۱۴ نانومتر
یون کریپتون با طول موج های نزدیک به ۵۳۱ و ۶۴۷ نانومتر
هلیم/نئون با طول موج ۸/۶۳۲ نانومتر
لیزر دیودی با طول موج ۷۸۲ و ۸۳۰ نانومتر
لیزر Nd/YAG با طول موج ۱۰۶۴ نانومتر
