BÀI GIẢNG QUANG PHỔ RAMAN - CHƯƠNG 2 Thiết Bị Và Kĩ Thuật Thực Hành.

Tại sao laser là nguồn kích thích lý tưởng của phổ Raman ?Do chùm laser có : 1.. 2.2 – Nguồn kích thích2.2.1 – Laser khí liên tục Sơ đồ của một laser khí hiếm điển hình - Laser khí chủ y

GVHD : PGS TS Dương Ái Phương

TS Nguyễn Văn Định HVTH : Nguyễn Thị Hà Trang

Trường ĐH KHTN TPHCM

Bộ môn VẬT LÍ ỨNG DỤNG

Chuyên ngành QUANG HỌC

2.1 – Các bộ phận chính của quang phổ kế Raman

Tại sao laser là nguồn kích thích lý tưởng của phổ Raman ?

Do chùm laser có : 1 Công suất lớn

2.2 – Nguồn kích thích

2.2.1 – Laser khí liên tục

Sơ đồ của một laser khí hiếm điển hình

- Laser khí chủ yếu hoạt động trong vùng phổ khả kiến

2.2 – Nguồn kích thích

2.2.1 – Laser khí liên tục

Tác dụng của cửa sổ Brewster :

 Khi đo tỷ số phân cực ta cần một nguồn kích thích được phân cực hoàn toàn

 Ở góc Brewster, chùm ra của laser hầu như được phân cực hoàn toàn theo một phương cố định

Tại sao dùng cửa sổ Brewster ?

 Hệ số phản xạ của bức xạ phân cực phẳng sẽ lớn nhất khi mặt phân cực vuông góc với mặt tới :

 Hệ số phản xạ của bức xạ phân cực phẳng sẽ nhỏ nhất khi

mặt phân cực trùng với mặt tới

Các laser khí trong vùng khả kiến

2.2 – Nguồn kích thích

2.2.2 – Laser màu

 Môi trường hoạt chất là dung dịch của chất màu hữu cơ (có đặc trưng là tổ hợp vòng benzen, vòng pyridine, vòng azine ) trong dung môi như nước hay rượu etyl và rượu metyl

 Tính chất của laser màu : tần số biến đổi được, hệ số khuếch đại lớn

 Độ rộng vạch phát khá lớn

 Sử dụng bơm quang học để tạo mật độ đảo lộn

 Hiện nay có tới 200 chất màu dùng làm hoạt chất và dải bước sóng của những chất màu năm trong miền 300 -1300nm Bằng cách chọn chất màu thích hợp ta có thể thay đổi liên tục bước sóng phát ra trong vùng này

2

10 m

 

 Về cơ bản có ba loại laser màu điển hình :

o Laser màu được bơm bằng laser khí liên tục

o Laser màu được bơm bằng laser xung

o Laser màu được bơm bằng đèn flash

Sơ đồ laser màu có bước sóng điều chỉnh được

2.2 – Nguồn kích thích

2.2.2 – Laser màu

Công suất và bước sóng của laser màu Spectra – Physics Model

375 được bơm bằng laser ion Argon và laser ion Krypton

2.2 – Nguồn kích thích

2.2.3 – Các loại laser khác

- Laser rắn Nd:YAG (Neodymium-doped yttrium aluminum garnet)

 Có thể làm việc ở chế độ xung hoặc liên tục.

 Ở nhiệt độ phòng (300K), với công suất ngưỡng bơm là 1370W thì laser này cho công suất phát bức xạ 1064nm là 10W.

 Với bước sóng 1064nm hoạt động ở chế độ liên tục được sử dụng làm nguồn kích thích trong hệ FT – Raman

 Trong chế độ xung , các họa tần thứ hai 532nm, thứ ba 355nm, thứ tư 266nm được sử dụng cho phổ Raman cộng hưởng trong vùng tử ngoại và phổ Raman phân giải theo thời gian.

- Các laser khác : laser diode, laser excimer, laser Nitơ…

2.2 – Nguồn kích thích

2.2.3 – Các loại laser khác

Một số đặc trưng của laser ND:YAG và của một vài laser khác

 Tại sao phải cần có hệ kích thích và thu nhận

ánh sáng từ mẫu ?

Do tán xạ Raman yếu  Yêu cầu :

1 Chùm laser phải được hội tụ chính xác vào mẫu.

2 Thu nhận có hiệu quả nhất bức xạ tán xạ

2.3 – Hệ chiếu sáng mẫu

+ Tránh được hiện tượng hấp thu ở các

mẫu dung dịch màu.

+ Có thể đo đồng thời tán xạ Raman và

hấp thu trong vùng UV – khả kiến

+ Có thể thu được phổ Raman đơn tinh

thể của các tinh thể nhỏ mà chỉ cần một

mặt tốt trên tinh thể cho mỗi hướng.

+ Có thể thu được phổ ở nhiệt độ thấp với

 f : tiêu cự của thấu kính

D : đường kính của thấu kính

* Hệ thu nhận bức xạ tán xạ : dùng hệ thống thấu kính tiêu sắc

Ánh sáng tán xạ Raman rất yếu bị ánh sáng nhiễu che lấp.

Máy đơn sắc Czerny-Turner

2.4 – Máy đơn sắc

 Máy đơn sắc đôi

2.4 – Máy đơn sắc

 Máy đơn sắc ba

 Năng suất phân giải R của cách tử : hay

k : hằng số cách tử ( số vạch trên một đơn vị chiều dài, hay số vạch khắc trên 1mm)

* Cách tử :

 Cấu tạo : gồm đế quang học với một số lớn các rãnh song song cách đều nhau.

 Có cách tử nhiễu xạ, cách tử truyền qua

 Phương trình của cách tử nhiễu xạ :

(d : chu kỳ cách tử là khoảng cách giữa hai vạch liên tiếp của cách tử)

sin sin

m d



• Khe hở của các bánh răng của bộ phận ghi phổ

• Nhiệt độ của máy đơn sắc

 Ảnh hưởng của độ rộng khe (SW)

Giữ khoảng cách giữa các điểm lấy

dữ liệu không đổi, phổ được quét ở

các dải qua BP 1, 2, 3, 4 cm-1

- Khi tăng BP thì hình dạng phổ bị

thay đổi

- Cường độ tín hiệu tăng khi SW tăng

nên cường độ được điều chỉnh cho

thích hợp bằng cách hạ từ từ Po

2.4 – Máy đơn sắc

Tài liệu tham khảo

1 Huỳnh Thành Đạt, ‘‘Quang phổ Raman ’’ NXB đại học quốc gia

4 Trần Đức Hân (chủ biên), Nguyễn Minh Hiển, “Cơ sở kỹ thuật

laser ” Tái bản lần thứ nhất Nhà xuất bản giáo dục 2005