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.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
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 : 107  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 ...