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.
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Bài thuyết trình Quang học Chương 2: Thiết bị và kỹ thuật thực hành
- Trường ĐH KHTN TPHCM
Bộ môn VẬT LÍ ỨNG DỤNG
Chuyên ngành QUANG HỌC
CHƢƠNG II :
HVTH : Nguyễn Thị Hà Trang
1
- NỘI DUNG
2.1 – Các bộ phận chính của quang phổ kế Raman
2.2 – Nguồn kích thích
2.3 – Kích thích mẫu
2.4 – Máy đơn sắc
2
- 2.1 – Các bộ phận chính của quang phổ kế Raman
Nguồn kích thích
Hệ chiếu sáng mẫu và
thu ánh sáng tán xạ
Giá đỡ mẫu
Máy đơn sắc hay quang
phổ kế
Hệ thống đo
3
- 2.2 – Nguồn kích thích
Thường dùng laser sóng liên tục : Ar+ (351.1nm – 514.5nm) ,
Kr+ (337.4nm – 676.4nm) , He – Ne (632.8nm)
Laser xung : Nd:YAG, diode, laser excimer ( dùng cho phổ
Raman cộng hưởng UV và phổ Raman phân giải theo thời
gian.
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.
4
- 2.2 – Nguồn kích thích
2.2.1 – Laser khí liên tục
- Laser khí chủ yếu hoạt động trong vùng phổ khả kiến.
- Các vạch phổ của laser khí rất nét ( độ rộng vạch rất hẹp :
107 10 6 m ) và nằm khá tách biệt nhau.
Sơ đồ của một laser khí hiếm điển hình
5
- 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.
6
- 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 :
sin i i '
2
R
sin i i '
Hệ số phản xạ của bức xạ phân cực phẳng sẽ nhỏ nhất khi
mặt phân cực trùng với mặt tới
tan i i '
2
R/ /
tan i i '
R
. // 0 tan io
io
'
io io
'
2
sin io cos io'
sin io
o
n
sin i'
sin io
tan io n 7
cos i
- Các laser khí trong vùng khả kiến
8
- 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 10 m .
2
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.
9
- 2.2 – Nguồn kích thích
2.2.2 – Laser màu
Laser màu dùng để mở rộng vùng bước sóng cho sự
kích thích tán xạ Raman.
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.
10
Sơ đồ laser màu có bƣớc sóng điều chỉnh đƣợc
- 2.2 – Nguồn kích thích
2.2.2 – Laser màu
Công suất và bước sóng của laser màu Spectra – Physics Model 375
11
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…
12
- 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
13
- 2.3 – Hệ chiếu sáng mẫu
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.
14
- 2.3 – Hệ chiếu sáng mẫu
Giới thiệu một vài cấu hình quang học của hệ kích thích và
thu nhận bức xạ tán xạ
* Cấu hình tán xạ ngược (135o, 180o)
được dùng phổ biến nhất vì :
+ Tránh được hiện tượng hấp thu ở các
mẫu dung dịch màu.
+ Có thể đo đồng thời tán xạ Raman và
Cấu hình tán xạ 90 0
hấp thu trong vùng UV – khả kiến.
Cấu hình tán xạ 1800
+ 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 Cấu hình tán xạ dùng gƣơng
mẫu. 15
- 2.3 – Hệ chiếu sáng mẫu
* Hệ thu nhận bức xạ tán xạ : dùng hệ thống thấu kính tiêu sắc
Khả năng hội tụ ánh sáng của thấu kính được đặc trưng
bởi số F :
f : tiêu cự của thấu kính
F f
D D : đường kính của thấu kính
F càng nhỏ thì khả năng hội tụ của thấu kính càng lớn.
16
- 2.4 – Máy đơn sắc
Máy đơn sắc đơn Máy đơn sắc Czerny-Turner
Nhược điểm :
Khó có thể loại trừ hết ánh sáng nhiễu có nguồn gốc từ ánh
sáng không bị nhiễu xạ mà tán xạ trên bề mặt cách tử.
Ánh sáng tán xạ Raman rất yếu bị ánh sáng nhiễu che lấp.17
- 2.4 – Máy đơn sắc
Máy đơn sắc đôi
18
- 2.4 – Máy đơn sắc
Máy đơn sắc ba
19
- 2.4 – Máy đơn sắc
1
D là bán kính gương chuẩn trực : D2 L2
4
( L là cạnh của cách tử hình vuông )
f nhỏ độ phân giải của quang phổ kế giảm
Để F nhỏ
D lớn cách tử lớn, đắt tiền
Năng suất phân giải R của cách tử : R hay R m.k.L
d
k : hằng số cách tử ( số vạch trên một đơn vị chiều dài, hay số vạch khắc
trên 1mm)
m : bậc của quang phổ.
20
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
