Bài thuyết trình Quang học Chương 2: Thiết bị và kỹ thuật thực hành

Bài thuyết trình Quang học Chương 2: Thiết bị và kỹ thuật thực hành bao gồm những nội dung chính về các bộ phận chính của quang phổ kế Raman, nguồn kích thích, kích thích mẫu, máy đơn sắc. Mời các bạn tham khảo bài thuyết trình để nắm bắt nội dung chi tiết.

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

Do chùm laser có : 1 Công suất lớn

2 Độ đơn sắc cao

3 Đường kính tia nhỏ

4 Là ánh sáng phân cực thẳng

5 Có thể tạo ra những chùm laser có khoảng cách thay đổi bước sóng rộng bằng cách sử dụng laser màu và các thiết bị khác

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

- Các vạch phổ của laser khí rất nét ( độ rộng vạch rất hẹp :

) và nằm khá tách biệt nhau

10 10 m

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 đượcphân cực hoàn toàn

 Ở góc Brewster, chùm ra của laser hầu như được phâncực 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

i i R

i i R

sin

sin

sin

tan cos

i

n i

i

i n i

8 Các laser khí trong vùng khả kiến

 Tính chất của laser màu : tần số biến đổi được, hệ sốkhuếch 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 dảibước sóng của những chất màu năm trong miền 300 -1300nm Bằng cách chọn chất màu thích hợp ta có thểthay 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

2.2.3 – 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…

+ 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

mẫu rất nhỏ.

Hạn chế:

Tiếng ồn do sự tán xạ Raman do bản thân

thủy tinh của lớp bọc hay cuvét chứa

mẫu.

 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)

 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)

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