طیفسنجی فروسرخ و رامان
طیفسنجی فروسرخ و رامان ارتعاشات مولکولی را بررسی میکنند تا گروههای عاملی را شناسایی کرده و ساختار شیمیایی را مشخص نمایند.
Definition
طیفسنجی فروسرخ و رامان روشهای طیفسنجی ارتعاشی هستند که مولکولها را از طریق انرژیهای ارتعاشات پیوندی آنها مشخص میکنند، که به ترتیب از طریق جذب فروسرخ و پراکندگی غیرکشسان نور اندازهگیری میشوند.
Scope
این موضوع دو تکنیک ارتعاشی مکمل را پوشش میدهد: جذب فروسرخ — که امروزه تحت سلطه ابزارهای تبدیل فوریه با استفاده از حالتهای نمونهبرداری مانند بازتاب کلی تضعیفشده است — و پراکندگی رامان. این مبحث به قوانین انتخابی که تعیین میکنند کدام ارتعاشات فعال فروسرخ یا رامان هستند، فناوریهای تداخلسنج و آشکارساز، و استفاده از اثر انگشت ارتعاشی برای شناسایی کیفی و به طور فزایندهای، تجزیه و تحلیل کمی میپردازد.
Core questions
- کدام ارتعاشات مولکولی فعال فروسرخ و کدام فعال رامان هستند و چرا؟
- طیفسنجی فروسرخ تبدیل فوریه چگونه به مزایای سرعت و حساسیت خود دست مییابد؟
- چگونه از ناحیه اثر انگشت برای شناسایی و تمایز ترکیبات استفاده میشود؟
- چه زمانی فروسرخ و رامان مکمل یکدیگر هستند تا زائد؟
Key theories
- قوانین انتخاب ارتعاشی
- یک ارتعاش تنها در صورتی تابش فروسرخ را جذب میکند که گشتاور دوقطبی مولکولی را تغییر دهد، در حالی که تنها در صورتی تابش رامان را پراکنده میکند که قطبشپذیری را تغییر دهد؛ این مکمل بودن به این معنی است که ارتعاشات متقارن که در فروسرخ ضعیف هستند اغلب در رامان قویاند، و بالعکس.
- پراکندگی رامان
- بخش کوچکی از نور پراکنده شده توسط یک مولکول به میزان یک کوانتوم ارتعاشی تغییر انرژی میدهد و خطوط استوکس و آنتیاستوکس را تولید میکند که تغییرات آنها مدهای ارتعاشی را مستقل از طول موج تحریک شناسایی میکند.
Mechanisms
در طیفسنجی فروسرخ، تابش پهنباند از نمونه عبور میکند یا از آن بازتاب مییابد و ارتعاشاتی که گشتاور دوقطبی را تعدیل میکنند، در فرکانسهای مشخصه خود جذب میشوند؛ یک ابزار تبدیل فوریه تمام فرکانسها را به طور همزمان از طریق یک تداخلسنج کدگذاری میکند و طیف را به صورت ریاضی بازیابی مینماید. در طیفسنجی رامان، یک لیزر تکرنگ نمونه را روشن میکند و بخش کوچک پراکنده شده غیرکشسان پراکنده و آشکار میشود، و تغییرات فرکانس آن همان مدهای ارتعاشی را گزارش میدهد.
Clinical relevance
طیفسنجی ارتعاشی به طور گستردهای برای شناسایی مواد و پلیمرها، تأیید مواد اولیه دارویی و غربالگری پلیمورفها، تجزیه و تحلیل آثار پزشکی قانونی، و نظارت بر فرآیندها استفاده میشود، و به دلیل نیاز کم یا عدم نیاز به آمادهسازی نمونه، ارزشمند است.
History
جذب فروسرخ از اوایل قرن بیستم به صورت تحلیلی مورد استفاده قرار گرفت، و ابزارهای تبدیل فوریه پس از دهه 1960 به لطف محاسبات سریعتر و مزیت چندگانه، غالب شدند. اثر رامان توسط سی. وی. رامان و کی. اس. کریشنان در سال 1928 گزارش شد، و منابع لیزری بعدها پراکندگی رامان را به یک ابزار تحلیلی عملی تبدیل کردند.
Key figures
- C. V. Raman
- K. S. Krishnan
- Peter Fellgett
Related topics
Seminal works
- raman1928
- skoog2017
- harris2020
Frequently asked questions
- چرا طیفسنجی فروسرخ و رامان مکمل یکدیگر در نظر گرفته میشوند؟
- آنها از قوانین انتخاب متفاوتی پیروی میکنند: فروسرخ ارتعاشاتی را تشخیص میدهد که گشتاور دوقطبی را تغییر میدهند، رامان آنهایی را تشخیص میدهد که قطبشپذیری را تغییر میدهند، بنابراین ارتعاشی که در یک تکنیک ضعیف است اغلب در دیگری قوی است، و با هم تصویر ارتعاشی کاملتری ارائه میدهند.
- مزیت فروسرخ تبدیل فوریه نسبت به ابزارهای پراکنده چیست؟
- یک تداخلسنج تمام فرکانسها را به یکباره اندازهگیری میکند به جای اینکه آنها را یکی یکی اسکن کند، که منجر به اکتساب سریعتر، توان عملیاتی بالاتر، و نسبت سیگنال به نویز بهتر میشود — مزایای چندگانه و توان عملیاتی.