تشتت رامان

مقدمة في تشتت رامان والتحليل الطيفي

نظرة عامة
التطبيقات
الاستشهادات والمراجع
المنتجات ذات الصلة
الأسئلة الشائعة

ما هو تشتت رامان؟

تشتت رامان ، الذي يشار إليه عادة باسم تأثير رامان ، هو ظاهرة بصرية يولد فيها تفاعل ضوء الإثارة الوارد مع عينة ضوءا متناثرا. يتم تقليل طاقة الضوء المتناثر من خلال الأوضاع الاهتزازية للروابط الكيميائية الموجودة في العينة.

عندما يتصل الضوء من الليزر (تردد واحد ) بعينة ، فإنه يغير استقطاب سحابة الإلكترون للجزيء ، تاركا الجزيء في حالة طاقة افتراضية مؤقتة أعلى. هذه الحالة الافتراضية قصيرة الأجل ، ويتم إطلاق الطاقة المعاد انبعاثها كضوء متناثر.

يمكن أن يكون الضوء المتناثر:

مرنة (تشتت رايلي) ، تكون الطاقة المنبعثة بنفس تردد الإشعاع الساقط . أو
غير مرن (تشتت رامان) ، يكون إطلاق الطاقة بتردد أعلى أو أقل من تردد الإشعاع الساقط

عملية تشتت رامان

عملية تشتت رامان ، كما وصفتها ميكانيكا الكم ، هي عندما تتفاعل الفوتونات مع جزيء ، وقد يتقدم الجزيء إلى طاقة أعلى ، حالة افتراضية. من حالة الطاقة العالية هذه ، قد تكون هناك بعض النتائج المختلفة. تتمثل إحدى هذه النتائج في أن الجزيء يرتاح إلى مستوى طاقة اهتزازي يختلف عن مستوى حالته الأولية ينتج فوتونا ذا طاقة مختلفة. يسمى الفرق بين طاقة الفوتون الساقط وطاقة الفوتون المتناثر بتحول رامان.

عندما يكون التغير في طاقة الفوتون المتناثر أقل من الفوتون الساقط ، يطلق على التشتت اسم تشتت ستوكس. قد تبدأ بعض الجزيئات في حالة إثارة اهتزازية وعندما تتقدم إلى الحالة الافتراضية ذات الطاقة الأعلى ، قد تسترخي إلى حالة طاقة نهائية أقل من حالة الحالة المثارة الأولية. هذا التشتت يسمى مكافحة ستوكس.

منهجيات تشتت رامان

اعتمادا على التطبيق ، هناك طرق مختلفة لتشتيت رامان للاختيار من بينها. كل طريقة لها مزايا وعيوب محددة على غيرها. بالإضافة إلى ذلك ، لا يمكن تنفيذ جميع طرق تشتت رامان هذه على مطياف رامان واحد. تتطلب هذه الطرق إعدادا محددا يتراوح من تكوين أداة بسيط نسبيا بسعر معتدل إلى معدات معقدة ومكلفة للغاية. ومع ذلك ، للحصول على فهم التفاعل في الموقع في الوقت الفعلي وتحسين العملية ، قد تكون إحدى منهجيات تشتت رامان التالية هي الوسيلة الوحيدة للقيام بذلك:

تشتت رامان المحفز (SRS)
تشتت رامان المحسن للسطح (SERS)
متماسك مضاد ستوكس رامان تشتت (CARS)

تشتت رامان المحفز (SRS) هو مثال آخر على التحليل الطيفي لرامان غير الخطي. يحدث تشتت رامان المحفز عند وجود عدد زائد من فوتونات ستوكس أو يتم إضافتها عمدا إلى شعاع الإثارة. يتزامن هذا الطول الموجي مع أقوى وضع في طيف رامان العادي الذي يتم تضخيمه لاحقا بشكل كبير بينما يتم قمع جميع أوضاع رامان النشطة الأخرى.

لقد وجد أنه إذا تم تشعيع عينة بنبض ليزر قوي جدا ، فيمكن ملاحظة ظواهر غير خطية جديدة. المجال الكهربائي الناتج عن الليزر النبضي أكبر بحوالي 5 أوامر من ذلك الناتج عن ليزر الموجة المستمرة (CW) ، والذي يحول نسبة أكبر بكثير من الضوء الساقط إلى تشتت رامان مفيد ويحسن بشكل كبير نسبة الإشارة إلى الضوضاء التي تؤدي إلى حد أقل للكشف بشكل قابل للقياس بدلا من التحليل الطيفي القياسي Stokes Raman.

تشتت رامان المحسن للسطح (SERS) هو إحدى الطرق المستخدمة لتضخيم إشارات رامان الضعيفة . إشارات رامان ضعيفة بطبيعتها ، نتيجة للعدد المنخفض إحصائيا من الفوتونات المتناثرة المتاحة للكشف.

يستخدم SERS أسطحا معدنية نانوية أو خشنة ، عادة من الذهب أو الفضة. يؤدي الإثارة بالليزر لهذه الهياكل المعدنية إلى دفع الشحنات السطحية لإنشاء مجال بلازمون موضعي ، وهو مجال كهربائي محسن.

عندما يكون الجزيء قريبا من السطح وبالتالي هذا المجال الكهربائي المعزز ، يمكن ملاحظة تحسن كبير في إشارة رامان ، مما يؤدي إلى إشارات رامان بعدة أوامر من حيث الحجم أكبر من تشتت رامان العادي. هذا يجعل من الممكن اكتشاف التركيزات المنخفضة دون الحاجة إلى إضافة خطوات إلى العملية مثل الملصقات ثم قياسات الفلورة.

تجد SERS استخداما متزايدا في التطبيقات التي تتراوح من اكتشاف الأدوية إلى الاختبارات التحليلية - في المختبر وفي الميدان ، واختبارات الطب الشرعي ، والتشخيص الطبي.

يعتمد تشتت رامان المتماسك المضاد لستوكيس (CARS) على عملية خلط غير خطية لأشعة الليزر المتعددة التي تستخدم لتعزيز إشارة رامان الضعيفة (التلقائية). في عملية CARS ، يتفاعل شعاع ليزر المضخة وشعاع ليزر ستوكس ، مما ينتج عنه إشارة مضادة لستوكيس بتردد معين. عندما يتطابق فرق التردد (تردد النبض) بين المضخة وليزر ستوكس مع تردد وضع الاهتزاز النشط رامان ، يتم تشغيل المذبذبات الجزيئية بشكل متماسك. ينتج عن هذا إشارة رامان محسنة مضادة لستوك (أقصر طول موجي).

هناك مجالان يستفيدان من تطوير تقنية CARS هما بيولوجيا الخلية وتصوير الأنسجة. تقليديا ، يتم إجراء استجواب الخلايا باستخدام التحليل الطيفي الفلوري. باستخدام CARS ، من الممكن جمع نفس المعلومات المحددة كيميائيا دون تسمية الجزيء محل الاهتمام ، وبالتالي توفير معلومات من مقياس دون الميكرون.

رامان مقابل رايلي تشتت

تنتشر معظم الفوتونات بشكل مرن عند التفاعل مع الجزيء. جزء صغير (حوالي 1 من كل 10 ملايين فوتون) مبعثر بشكل غير مرن بترددات تختلف عن ترددات الفوتونات الساقطة وعادة ما تكون بتردد أقل منها. يشار إلى الفوتونات المتناثرة المرنة باسم تشتت رايلي وليس لها قيمة تحليلية. يشار إلى الفوتونات المتناثرة بشكل غير مرن باسم مبعثر رامان.

أظهر CV Raman أن طاقة الفوتونات المنتشرة بشكل غير مرن تعمل بمثابة "بصمة" للمادة التي تشتت الضوء. نتيجة لذلك ، يستخدم التحليل الطيفي رامان الآن بشكل شائع في المختبرات والعمليات الكيميائية لتحديد أي مادة تقريبا.

ستوكس ومضاد للستوك تشتت رامان

يوضح الرسم البياني لمستوى الطاقة الوارد في الشكل تشتت رامان. عادة ما تكون الحالة الأولية هي حالة مستوى الاهتزاز الأرضي (v0) والحالة النهائية (v1). يتطلب تشتت رامان خطوتين للجزيء إلى تشتت رامان:

طاقات الفوتون التي تثير الجزيء إلى حالة طاقة افتراضية
يرتاح الجزيء (يتشتت رامان) إلى حالة أرضية مرتفعة (على سبيل المثال ، v1)

يحدث تشتت رايلي ، المعروف أيضا باسم التشتت المرن ، إذا كان تردد الإثارة يساوي الإشعاع المتناثر كما هو موضح في الشكل 1 (E1 = E2). لا يوفر تشتت رايلي أي معلومات حول التركيب الكيميائي للجزيء.

يحدث تشتت ستوكس ، المعروف أيضا باسم التشتت غير المرن ، إذا كان للجزيء تغيير صاف في الطاقة الاهتزازية كما هو موضح على الجانب الأيمن من الشكل (E1>E2). على عكس تشتت رايلي ، يوفر تشتت ستوكس معلومات حول التركيب الكيميائي للجزيء.

تطبيقات تشتت رامان

تعدد الأشكال البلوري: يحدث تعدد الأشكال عندما يكون الجزيء قادرا على الوجود في أكثر من حالة بلورية واحدة. يمكن للعديد من المواد البلورية تكوين أشكال متعددة مختلفة لتقليل طاقتها الشبكية البلورية في ظل ظروف ديناميكية حرارية محددة. في حين أن الطبيعة الكيميائية تظل كما هي ، فإن الخصائص الفيزيائية (الذوبان ، الذوبان ، التنوي وحركية النمو ، التوافر البيولوجي والتشكل وخصائص العزل) يمكن أن تختلف بين الأشكال المتعددة. يعتبر التحليل الطيفي رامان مثاليا لتسجيل الاختلافات في الأشكال وقياس الأشكال مع تحسين عملية التبلور .

البلمرة: يميل التحليل الطيفي رامان إلى توفير إشارة أقوى (من الأشعة تحت الحمراء) من العمود الفقري الجزيئي ، وخاصة روابط الكربون المزدوجة والثلاثية. لهذا السبب ، يمكن أن يكون رامان خيارا أفضل لتحديد البوليمرات ومراقبة تفاعلات البلمرة. كيمياء البثق ، وتحليل البنية المجهرية أثناء البلمرة ، وحسابات كثافة البولي إيثيلين (LDPE / HDPE) ليست سوى عدد قليل من التطبيقات العملية حيث يتم استخدام التحليل الطيفي رامان.

التخليق الكيميائي: يعد التحليل الطيفي رامان في الموقع تقنية مفيدة لمراقبة متغيرات التفاعل الرئيسية للتوليفات الكيميائية حيث قد لا يكون التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء حساسا (على سبيل المثال ، السيليكون ، الثيول ، ثاني كبريتيد ، إلخ). تعد متغيرات التفاعل الرئيسية مثل البدء ، ونقطة النهاية ، والحركية ، والوسيط (المواد) الوسيطة العابرة ، والمعلومات الميكانيكية جوانب حيوية يجب معرفتها وتوصيفها بشكل كامل لضمان طريقة تطوير عملية آمنة وقوية.

التحليل الطيفي IR مقابل Raman

التحليل الطيفي رامان هو شكل مبعثر من التحليل الطيفي الجزيئي وغالبا ما تتم مقارنته بالتحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء لأن كلاهما يوفر معلومات حول بنية وخصائص الجزيئات من انتقالاتها الاهتزازية. على عكس رامان ، فإن التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء هو تقنية امتصاص تحدث عندما يساوي تردد الضوء الوارد التردد الاهتزازي لوضع اهتزازي معين للجزيء مما يسمح بامتصاص الفوتون (وليس مبعثرا). هذا حدث فوتون واحد فيما يتعلق بعزم ثنائي القطب للجزيء.

توفر هذه التحولات الجزيئية الخاصة ، لكل من IR و Raman ، عند رسمها كطيف نمطا فريدا أو بصمة للمركب الذي يتم فحصه. بسبب خصائص التماثل للجزيء ، قد لا ترى الاهتزازات التي تظهر في طيف رامان (أو يتم ملاحظتها بشكل ضعيف) في طيف الأشعة تحت الحمراء والعكس صحيح عند استجواب الجزيئات غير المتماثلة. يتم تلخيص هذا السلوك في قواعد الاختيار التي تحكم هذه الأنواع من التفاعلات. استنادا إلى المعلومات الجزيئية المتشابهة ، ولكن الفريدة من نوعها ، المكتسبة من هذه التقنيات ، تعتبر Raman و IR من التقنيات التكميلية.

تعرف على المزيد حول التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء مقابل رامان

أدوات التحليل الطيفي رامان في المفاعل الكيميائي

رامان التحليل الطيفي المشتت

رامان التحليل الطيفي يكتشف التشتت

يعمل الليزر كمصدر للإثارة لإحداث تشتت رامان في مطياف رامان الحديث ، والذي يحتوي على عدة أجزاء أساسية. تستخدم كابلات الألياف الضوئية لإرسال واستقبال طاقة الليزر من العينة. تتم إزالة تشتت Rayleigh و anti-Stokes باستخدام مرشح الشق أو الحافة ، ثم يتم إرسال الضوء الذي لا يزال مبعثرا بواسطة Stokes إلى عنصر التشتت ، وعادة ما يكون شبكة ثلاثية الأبعاد . ثم يتم التقاط الضوء بواسطة كاشف CCD ، والذي ينتج طيف رامان. من الأهمية بمكان استخدام مكونات عالية الجودة ومتطابقة بصريا في مطياف رامان لأن تشتت رامان ينتج إشارة باهتة.

يأتي نجاح التحليل الطيفي رامان من ما يلي:

استخدام ليزر الصمام الثنائي المضغوط والمستقر للغاية للإثارة
مطياف الضوء الشارد المصغر المنخفض
التقدم في تصميم وتصنيع مرشحات بصرية فعالة ودقيقة لاختيار وعزل مبعثر رامان عن الطول الموجي لليزر (تشتت رايلي )
مصفوفات CCD عالية الأداء لاكتشاف ومعالجة إشارة Raman المتناثرة الضعيفة.

تساهم هذه الميزات في الأجهزة التي جعلت رامان في قبول واسع في مختبرات التحليل وتطوير العمليات.

يمكن دمج مطياف رامان مع مفاعل مختبر آلي لتوفير محطة عمل فريدة ومؤتمتة لتحقيقات التبلور وتعدد الأشكال ، مما يوفر الوقت والموارد الثمينة. ينتج عن مشاركة البيانات بين الأنظمة نظرة عامة شاملة وتقرير عن الأحداث المهمة (مثل الجرعات ، والتغيرات الحرارية ، وبداية الانتقال متعدد الأشكال ، ونهاية الانتقال ، وما إلى ذلك) كل ذلك في تجربة واحدة .

رياكترامان™ 802 لتر

التحليل الطيفي رامان ، مبسط

من جمع البيانات إلى التحليل ، يقدم ReactRaman™ مع iC Raman™ التحليل التركيبي لكل مختبر. يوفر الاختيار التلقائي للمعلمات جمعا دقيقا للبيانات ، مما يمكن العلماء من الحصول على نتائج واثقة. في المرة الأولى ، في كل مرة ، في كل عملية مع كل مستخدم.

أداء مدمج
أداء رائد في فئته مع ثبات وحساسية ممتازين في حزمة صغيرة الحجم وقابلة للتكديس. يمكن أن يكون النشر في أي مكان في المختبر للدفعة أو التدفق. يوفر الموصل القوي الواحد أمانا متأصلا ويضمن المحاذاة للقياسات الخالية من القلق.

التجارب الغنية بالمعلومات
يعد الحصول على البيانات وتحليلها سريعا وسهلا باستخدام برنامج iC القياسي في الصناعة لتحليل التفاعل. يشتمل برنامج iC Software بسلاسة على تدفقات بيانات متعامدة متعددة لربط متغيرات العملية التي تقود فهما شاملا للعملية.

الخبرة المشتركة
تم دمج الآلاف من تركيبات PAT حول العالم وأربعة عقود من الخبرة في ReactRaman 802L. يلتزم فريق دعم الخبراء العالمي لدينا بضمان نجاح المستخدمين من خلال التدريب وتطوير التطبيقات، شخصيا أو افتراضيا، كلما دعت الحاجة.

تعرف على المزيد حول مطياف ReactRaman.

الاستشهادات والمراجع

تشتت رامان في منشورات المجلات

كورديس ، بي آر ، أشيرل ، إل ، رودينجر ، سي ، ميلتشين ، ت. ، وأغاروال ، س. (2023). المنافسة بين التحلل المائي والبلمرة الجذرية الافتتاحية للحلقة ل MDO في الماء. من يصنع السباق؟ الجزيئات الكبيرة ، 56 (3) ، 1033-1044. https://doi.org/10.1021/acs.macromol.2c01653
لي ، إم ، جين ، ز. ، هان ، دي ، وو ، إس ، جونغ ، ج. (2023). اختيار مشترك سابق لتركيبات الأحماض الأمينية المتبلورة / سبيرونولاكتون واستكشاف حركية التمشهر للأنظمة. نمو وتصميم الكريستال ، 23 (3) ، 1511-1521. https://doi.org/10.1021/acs.cgd.2c01092
ياو ، واي ، يين ، ز. ، نيو ، إم ، ليو ، إكس ، تشانغ ، ج. ، وتشن ، د. (2023). تقييم 1،3-ديوكسولان في تعزيز حركية هيدرات ثاني أكسيد الكربون وأهميته في عزل ثاني أكسيد الكربون القائم على الهيدرات. مجلة الهندسة الكيميائية ، 451 ، 138799. https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.138799
كوسيفسكا ، إس ، ماجيوني ، جي إم ، كروس ، إس إتش ، براساد ، آر ، روسو ، آر ، جروفر ، إم إيه (2022). تأثير التفاعلات الأيونية على طيف رامان ل NO3-: نحو مراقبة النفايات النووية منخفضة النشاط في هانفورد. أبحاث وتصميم الهندسة الكيميائية ، 181 ، 173-194. https://doi.org/10.1016/j.cherd.2022.03.002
ساركار ، ك. ، توريسغروسا ألين ، إس ، لانجر ، إم ، دورم ، جي ، نارايانان ، إس ، إلزي ، بي دي ، وون ، واي (2022). الملخص 304: تأثير الكيمياء الفراغية للباكليتاكسيل على إطلاق باكليتاكسيل الناجم عن الأشعة السينية من الجسيمات النانوية PEG-PLA المحملة بالأشعة السينية CaWO4 / باكليتاكسل. أبحاث السرطان ، 82 (12_Supplement) ، 304. https://doi.org/10.1158/1538-7445.am2022-304
وو ، واي ، دونغ ، سي ، باي ، إكس ، ويوان ، سي (2022). أدوار جزيئات T-ZnOw و MoS2 في الاهتزاز الناجم عن الاحتكاك مما يقلل من عملية البوليمر. المواد والتصميم ، 224 ، 111361. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2022.111361
يانغ ، إل ، تشانغ ، واي ، ليو ، ب. ، وانغ ، سي ، تشو ، واي ، تشنغ ، جيه ، ويانغ ، سي (2022 ب). الحركية ونمذجة التوازن السكاني للتبلور المضاد للمذيبات للإندوميثاسين متعدد الأشكال. مجلة الهندسة الكيميائية ، 428 ، 132591. https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.132591
ياو ، واي ، تشين ، د. ، وين ، ز. (2022). حول أهمية تركيز ديوكس في تعزيز تكوين هيدرات CH4: تحقيق ديناميكي حراري وحركي. الوقود ، 324 ، 124355. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2022.124355
تشاو ، سي ، سو ، إكس ، فانغ ، إل ، شانغ ، ز. ، لي ، ز. ، غونغ ، ج. ، وو ، س. (2022). تحليل متعدد المتغيرات لقرص تركيبة دوائية عالي الفعالية يحتوي على عقار مضاد للصرع جابابنتين لتعزيز الخصائص الصيدلانية باستراتيجية كريستال متعددة المكونات. نمو الكريستال والتصميم ، 22 (12) ، 7234-7247. https://doi.org/10.1021/acs.cgd.2c00904
كريستنسن ، إم ، يونكر ، إل بي إي ، شيري ، بي ، زيبل ، تي ، برييتو ، بي سي ، جرونرت ، إس ، بورك ، إف ، وهاين ، جي إي (2021 أ). الأتمتة ليست تلقائية. العلوم الكيميائية ، 12 (47) ، 15473-15490. https://doi.org/10.1039/d1sc04588a
كوسيفسكا ، س. ، ماجيوني ، جي إم ، روسو ، آر ، وجروفر ، إم إيه (2021). القياس الكمي الطيفي للأنواع المستهدفة في خليط معقد باستخدام فصل المصدر الأعمى والانحدار الجزئي للمربعات الصغرى: دراسة حالة عن نفايات هانفورد. أبحاث الكيمياء الصناعية والهندسية ، 60 (27) ، 9885-9896. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.1c01387
وانغ ، واي إكس ، جاو ، جيه ، دونغ ، إل ، وانغ ، واي ، هونغ ، إم ، ويانغ ، س. (2021). ضبط SAPO-34 مع حمض أميني zwitterionic مصمم خصيصا لتحسين أداء MTO. المواد الصغيرة التي يسهل اختراقها ومتوسطة المسامية ، 310 ، 110590. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2020.110590
وو ، واي ، تشانغ ، إتش ، وانغ ، إن ، تشين ، تي ، وليو ، واي (2021 ب). دراسة حول علاقات التحول البلوري لأشكال فالاسيكلوفير هيدروكلوريد: سيسكوهيدرات ، الشكل الأول ، والشكل الثاني. كريستال للأبحاث والتكنولوجيا ، 2100084. https://doi.org/10.1002/crat.202100084
يانغ ، س. ، وو ، واي ، تشانغ ، إتش ، صن ، ج. ، وليو ، واي (2021). قياس الذوبان للشكل البلوري الثاني والشكل الخامس تيكاجريلور في العديد من المذيبات العضوية النقية. مجلة بيانات الكيمياء والهندسة, 66(5), 2022–2033. https://doi.org/10.1021/acs.jced.0c01073
نجوين ، سي سي (2020). إنتاج وتنقية إكسيليتول من تفل قصب السكر (أطروحة دكتوراه ، كلية التكنولوجيا الحيوية ، معهد التكنولوجيا الزراعية ، جامعة سوراناري للتكنولوجيا).
وان ، إكس ، وو ، إس ، وانغ ، واي ، وغونغ ، ج. (2020). آلية تكوين الكروليت المجوف والتشكل الجزيئي للكركمين والمذاب. CrystEngComm ، 22 (48) ، 8405-8411. https://doi.org/10.1039/d0ce01230k
ياو ، إكس ، وو ، واي ، صن ، إس إس ، رين ، إف ، يانغ ، إس ، وليو ، واي (2020). علاقة التحول بين هيدرات من دوبيسيلات الكالسيوم وتطبيقه في عملية التبلور. أبحاث وتكنولوجيا الكريستال ، 55 (12). https://doi.org/10.1002/crat.202000139
تشانغ ، س. ، تشو ، إل ، يانغ ، دبليو ، شي ، سي ، يانغ ، إكس ، هو ، ب. ، هاو ، إتش ، تشو ، إل ، باو ، واي ، وين ، س. (2020 ب). تحقيق في التطور المورفولوجي للإيثيل فانيلين مع وجود مادة مضافة بوليمر. نمو وتصميم الكريستال ، 20 (3) ، 1609-1617. https://doi.org/10.1021/acs.cgd.9b01341
مي ، سي ، ديشموخ ، إس إس ، كرونين ، جي تي ، كونغ ، إس ، تشابمان ، دي بي ، لازاريس ، إن ، سامباليانو ، إل إم ، شاخت ، يو ، دروليت فيفز ، ك. ، أور ، إم أو ، مورين ، إس ، كاربيك ، ب. ، بالمر ، إم ، كيركيتادزه ، م. (2019 ب). مساعد لقاح فوسفات الألومنيوم: تحليل التركيب والحجم باستخدام أدوات غير متصلة بالإنترنت وداخل الخط. مجلة التكنولوجيا الحيوية الحاسوبية والهيكلية ، 17, 1184–1194. https://doi.org/10.1016/j.csbj.2019.08.003

الأسئلة الشائعة

يحدث تشتت رامان عندما تتلامس فوتونات الضوء أحادي اللون (الليزر) مع جزيء ، مما يؤدي إلى انبعاث فوتونات غير مرنة.

عند التفاعل مع جزيء ، تتشتت معظم الفوتونات بشكل مرن. يتم تشتيت نسبة ضئيلة بشكل غير مرن عند ترددات تختلف عن الفوتونات الواردة وعادة ما تكون أقل منها. يشير مبعثر رايلي إلى الفوتونات المتناثرة المرنة التي ليس لها قيمة تحليلية بينما يشير مبعثر رامان إلى الفوتونات المنتشرة بشكل غير مرن.

نوع آخر من التحليل الطيفي غير الخطي رامان هو تحفيز تشتت رامان. يحدث تشتت رامان المحفز عندما يكون هناك فائض من فوتونات ستوكس في شعاع الإثارة أو عندما يتم إدخالها عن قصد. يتوافق هذا الطول الموجي مع الوضع الأكثر سطوعا في طيف رامان القياسي ، والذي يتم تضخيمه بعد ذلك بشكل كبير بينما يتم كتم صوت جميع أوضاع رامان النشطة الأخرى. اقرأ المزيد عن تشتت رامان المحفز.

تشتت رامان المحسن للسطح هو طريقة تستخدم لتضخيم إشارات رامان الضعيفة باستخدام الأسطح المعدنية ذات البنية النانوية أو الخشنة ، عادة من الذهب أو الفضة. اقرأ المزيد عن تشتت رامان المعزز على السطح.

يعتمد تأثير رامان على تشتت الضوء ، والذي يتضمن تشتت رايلي (مرن) بنفس الطول الموجي للحزمة الساقطة ، بالإضافة إلى تشتت رامان (غير مرن) بأطوال موجية مختلفة ناتجة عن الاهتزازات الجزيئية. تشتت رايلي أكثر كثافة بحوالي مليون مرة من تشتت رامان.

في عام 1928 ، لاحظ السير سي في رامان و KS Krishnan الظاهرة التي تعرف الآن باسم تأثير رامان وهي أساس التحليل الطيفي رامان . تتضمن هذه الظاهرة تفاعل الفوتونات مع جزيء متبوعا بالتشتت غير المرن عادة بطاقة أقل . بشكل عام ، تنتشر الفوتونات بشكل مرن. يشار إلى هذه الفوتونات المتناثرة غير المرنة ذات الطاقة المنخفضة التي تبلغ كل عشرة ملايين على أنها تشتت ستوكس وهي خاصة بالروابط داخل الجزيء مما ينتج عنه توقيع طيفي فريد لبنية جزيئية معينة.

أجريت تجربتهم باستخدام ضوء أحادي اللون ، وترشيح ضوء الشمس ليترك لونا واحدا فقط ، ووجدوا في عام 1923 أن عددا من السوائل غيرت لون الضوء ، ولكن بشكل ضعيف جدا . ثم في عام 1927 وجدوا تغيرا قويا في اللون بشكل خاص من الضوء المنتشرين بواسطة الجلسرين حيث تغير الضوء الأزرق الساقط إلى اللون الأخضر. أخيرا في عام 1928 ، تم إنشاء أول طيف رامان وخضع لاحقا للعديد من التحسينات الهندسية مع تقدم علوم المواد في مجالات الليزر ، البصريات وأجهزة الكشف

تشتت رامان

مقدمة في تشتت رامان والتحليل الطيفي

raman spectroscopy overview video