Спектроскопические методы исследования материалов Принципы спектроскопии, LIBSспектроскопия, ИК-спектроскопия, спектроскопия комбинационного рассеяния
Атомные спектры Пусть исследуется вещество, состоящее из отдельных атомов (атомарный газ) Переходы электронов с орбиты на орбиту сопровождаются излучением (поглощением) света определенной частоты
Уровни энергии атомов Водородноподобный атом (ядро и один электрон): n – главное квантовое число Каждой энергии соответствует несколько орбит с орбитальным числом l = 0. . n-1 Для разных масс m уровни энергии различны!
Многоэлектронные атомы Задача расчета уровней энергии таких систем очень сложна. Взаимодействие электронов и принцип Паули приводят к тому, что энергетические уровни не будут являться простыми суммами энергий независимых электронов. В соответствии с одноэлектронной проблемой можем ввести понятие конфигурации, например (1 s)22 p, но это лишь приближенное описание состояния атома (энергии отдельных электронов не сохраняются). Сохраняются их суммарные энергия и моменты орбитального и спинового количества движения: L, S, ML, MS + спин-орбитальное взаимодействие
Молекулы: ИК-спектроскопия Обладают еще более сложной структурой энергетических уровней Переходы между колебательными уровнями находятся в инфракрасной части спектра
Спектры поглощения Источник с широким спектром используется для освещения объекта, регистрируется спектр прошедшего света Закон Бугера: I(w) = I 0(w) exp(-a(w) L)
Спектр испускания Свечение образца возбуждается каким-либо иным образом
Реальный эксперимент
Монохроматор Вход. щель Выход. щель решетка
LIBS Спектроскопия разрушенного в результате лазерной абляции материала
КР-спектроскопия Оптические свойства молекул зависят от мгновенного положения ядер Поле в веществе складывается из падающего и переизлученного молекулами Переизлучение зависит от относительного положения ядер Колебания ядер проявятся в рассеянном молекулой свете
Квантовая теория Объясняет не только сдвиги частот, но и разницу в интенсивностях различных пиков спектра рассеяния
Пример спектра КР-спектр CCl 4
ИК- и КР-спектроскопия Преимущество КР: один лазер – сразу весь спектр КР Сложность подготовки нет образца ИК да детектор фотоумножитель термический Типы колебаний симметричные антисимметр. Количественный анализ Трудно легко Исследование водных растворов да нет
Схема КР спектрометра
Способы возбуждения образца Угол 900 – прозрачные материалы в форме параллелепипеда и жидкости в кюветах (возбуждение по всей длине) Угол 1800 – обратное рассеяние применяется для полностью непрозрачных материалов Угол 00 - на просвет исследуют спрессованные порошкообразные образцы Угол 450 – непрозрачные материалы, позволяет избавиться от паразитного отражения от поверхности
Примеры использования Исследование и идентификация красок (кермес)
Примеры использования Микрофото и КР греческой иконы В разных слоях обнаружены пигменты: 1 - шлак 2 – азурит (гол. ) 3 – сажа 4 - литопон
Скачать презентацию Спектроскопические методы исследования материалов Принципы спектроскопии LIBSспектроскопия ИК-спектроскопия
SPECTROSCOPY_RAMAN.PPT