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激光光譜

  激光光譜是以激光為光源的光譜技術(shù)。與普通光源相比,激光光源具有單色性好、亮度高、方向性強(qiáng)和相干性強(qiáng)等特點(diǎn),是用來研究光與物質(zhì)的相互作用,從而辨認(rèn)物質(zhì)及其所在體系的結(jié)構(gòu)、組成、狀態(tài)及其變化的理想光源。激光的出現(xiàn)使原有的光譜技術(shù)在靈敏度和分辨率方面得到很大的改善。由于已能獲得強(qiáng)度極高、脈沖寬度極窄的激光,對多光子過程、非線性光化學(xué)過程以及分子被激發(fā)后的弛豫過程的觀察成為可能,并分別發(fā)展成為新的光譜技術(shù)。激光光譜學(xué)已成為與物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)及材料科學(xué)等密切相關(guān)的研究領(lǐng)域。

  激光光譜簡介

  可調(diào)(諧)激光光源實(shí)際上是一臺可調(diào)諧激光器,又稱波長可變激光器或調(diào)頻激光器。它所發(fā)出的激光,波長可連續(xù)改變,是理想的光譜研究用光源,可調(diào)激光器的波長范圍在真空紫外的118.8納米至微波的8.3毫米之間??烧{(diào)激光器分為連續(xù)波和脈沖兩種,脈沖激光的單色性比一般光源好,但其線寬不能低于脈寬的倒數(shù)值,分辨率較低。用連續(xù)波激光器作光源時(shí),分辨率可達(dá)到10-9(線寬<1兆赫)。

  常見的激光光譜

  吸收光譜

  激光用于吸收光譜,可取代普通光源,省去單色器或分光裝置。激光的強(qiáng)度高,足以抑制檢測器的噪聲干擾,激光的準(zhǔn)直性有利于采用往復(fù)式光路設(shè)計(jì),以增加光束通過樣品池的次數(shù)。所有這些特點(diǎn)均可提高光譜儀的檢測靈敏度。除去通過測量光束經(jīng)過樣品池后的衰減率的方法對樣品中待測成分進(jìn)行分析外,由于激光與基質(zhì)作用后產(chǎn)生的熱效應(yīng)或電離效應(yīng)也較易檢測到,以此為基礎(chǔ)發(fā)展而成的光聲光譜分析技術(shù)和激光誘導(dǎo)熒光光譜分析技術(shù)已獲得應(yīng)用。利用激光誘導(dǎo)熒光、光致電離和分子束光譜技術(shù)的配合,已能有選擇地檢測出單個(gè)原子的存在。

  熒光光譜

  高強(qiáng)度激光能夠使吸收物種中相當(dāng)數(shù)量的分子提升到激發(fā)量子態(tài)。因此極大地提高了熒光光譜的靈敏度。以激光為光源的熒光光譜適用于超低濃度樣品的檢測,例如用氮分子激光泵浦的可調(diào)染料激光器對熒光素鈉的單脈沖檢測限已達(dá)到10-10摩爾/升,比用普通光源得到的最高靈敏度提高了一個(gè)數(shù)量級。

  拉曼光譜

  激光使拉曼光譜獲得了新生,因?yàn)榧す獾母邚?qiáng)度極大地提高了包含雙光子過程的拉曼光譜的靈敏度 、分辨率和實(shí)用性。為了進(jìn)一步提高拉曼散射的強(qiáng)度,最近又研究出兩種新技術(shù),即共振拉曼光譜法和相關(guān)反斯托克斯拉曼光譜法(CARS),使靈敏度得到更大的提高,但尚未成為常規(guī)的分析方法。

  高分辨激光光譜

  激光對高分辨光譜的發(fā)展起很大作用,是研究原子、分子和離子結(jié)構(gòu)的有力工具,可用來研究譜線的精細(xì)和超精細(xì)分裂、塞曼和斯塔克分裂、光位移、碰撞加寬、碰撞位移等效應(yīng)。

  時(shí)間分辨激光光譜

  能輸出脈沖持續(xù)時(shí)間短至納秒或皮秒的高強(qiáng)度脈沖激光器,是研究光與物質(zhì)相互作用時(shí)瞬態(tài)過程的有力工具,例如,測定激發(fā)態(tài)壽命以及研究氣 、液、固相中原子、分子和離子的弛豫過程。


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