مبانی طیف سنجی رامان (مبانی رامان) (مقاله توضیحی + ویدئو)

مبانی آنالیز رامان

آنالیز طیف سنجی رامان یکی از آنالیز های طیف سنجی است که بر اساس تابش الکترومغناطیسی مولکولها صورت می گیرد که به آن پراکندگی(تفرق) رامان می گویند. در ادامه مبانی طیف سنجی راما توضیح داده می شود.همچنین می توانید از خدمات تخصصی آنالیز رامان شرکت تماد کالا استفاده کنید.

تفسیر آنالیز رامان

تفرق رامان

طیف­سنجی رامان برپایه تابش الکترومغناطیسی توسط مولکول­ها قرار دارد که به آن پدیده تفرق رامان می­ گویند. در اثر برخورد تابش الکترومغناطیسی دارای فرکانس منفرد با مواد، نور به­ صورت کشسان و غیرکشسان توسط مولکول­ها منتشر خواهد شد. انتشار کشسان به­ معنای این است که فرکانس نور منتشر شده، برابر فرکانس تابش است. انتشار غیرکشسان به­ معنای این است که فرکانس نور منتشر شده با فرکانس تابش متفاوت است. انتشار کشسان معمولا در آنالیز FTIR و  انتشار غیرکشسان معمولا در آنالیز رامان کاربرد دارد و به آن انتشار رامان می­گویند.

[iframe src=’https://www.aparat.com/video/video/embed/videohash/qiy0o/vt/frame’]

همان­طور که در شکل دیده می­ شود، هردو مورد انتشار کشسان و غیرکشسان را می ­توان بر طبق انتقال انرژی بین فوتون­ ها و مولکول ­ها، درک کرد. فوتون­ های تابش الکترومغناطیسی می ­توانند ارتعاش مولکولی را به سطح بالاتری تحریک کنند، که در آن υ_vib=υ_ph است. درصورتی­که ارتعاش تحریک شده، به سطح اولیه خود برگردد (شکل۱- الف)، هیچ نوع انرژی خالصی از فوتون ­ها به ارتعاش مولکولی منتقل نخواهد شد. به این ترتیب فوتون­های منتشر شده از مولکول­ ها، نظیر برخوردهای کشسان بین فوتون­ ها و مولکول­ ها، همان فرکانس تابش اولیه را خواهند داشت.

درصورتی که ارتعاش تحریک شده مولکولی به سطح اولیه خود برنگردد، انرژی فوتون­ های منتشر شده، نظیر برخوردهای غیرکشسان بین فوتون ­ها و مولکول­ ها، می ­تواند کمتر یا بیشتر از انرژی فوتون­ های اولیه باشد. بدیهی است که این تفاوت انرژی نظیر تفاوت انرژی بین سطوح اولیه و نهایی انرژی ارتعاش مولکولی خواهد بود. تغییرات انرژی در فوتون ­های منتشر شده به ­صورت تغییر فرکانس آن ­ها بیان می­ شود. اگر فرکانس فوتون از υ_ph به υ_vib-υ_ph کاهش یابد، سطح نهایی انرژی ارتعاش مولکولی بالاتر از انرژی اولیه خواهد بود (شکل۱- ب). به این پدیده تفرق استوکس می ­گویند. چنانچه فرکانس فوتون از υ_ph به υ_vib+υ_ph افزایش یابد، سطح نهایی انرژی پایین­تر از انرژی اولیه خواهد بود (شکل۱- ج). به این پدیده تفرق ضداستوکس می­ گویند.

شدت تفرق ضد استوکس به نحو عمده ­ای از تفرق استوکس کمتر خواهد بود. به این ترتیب، طیف رامان معمولاً تغییرات فرکانس ناشی از تفرق استوکس توسط مولکول ­ها را ثبت می­ کند. این تغییر فرکانس (تفاوت بین فرکانس تابش و انتشار) را انتقال رامان در طیف می­ نامند، که باید درهمان محدوده طیف جذب مادون قرمز باشد. شکل۲ نمونه­ ای از طیف رامان را نشان می­ دهد که در آن شدت انتقال رامان نسبت به مجموعه ­ای از عددهای موج رسم شده است. پیک انفرادی انتقال رامان با فرکانس ارتعاش مولکولی متناظر است. به این ترتیب، طیف ­های مادون قرمز و رامان روی مقیاس شماره موج رسم شده ­اند.

شکل۱-تفرق کشسان و غیر­کشسان نور اولیه به­ وسیله مولکول ­ها. ریلی، تفرق کشسان؛ استوکس و ضد استوکس، تفرق غیرکشسان

شکل۲-طیف رامان چند بلوری گرافیت

در طیف سنجی مادون قرمز (FTIR) میزان کاهش شدت­ های طیف مادون قرمز تابشی ثبت می­ شود اما در طیف سنجی رامان (Raman)، میزان انرژی فوتون­ های بازتاب شده ثبت می­ شود.

شما می توانید از خدمات تخصصی آنالیز رامان استفاده کنید و یا به بخش  مشاوره رایگان مراجعه کنید.

آنالیز رامان

مبانی FTIR (طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز) (مقاله توضیحی)