لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل: Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه :21
بخشی از متن مقاله
کاربرد لیزد در اسپکتروسکوپی
طیفی بینی عبارت است از مطالعه ی وابستگی طول موج یا فرکانس هرفرآیندی نوری که در آن ماده ی ،در اثر بر همکنش با تابش انرژی به دست می آورد با از دست می دهد. مزیت مطالعه ی وابستگی به طول موج آن است که اطلاعات بسیار بیشتری را می توان از طریق آن بدست آورد. چون پاسخ دقیق طیفی منحصراً با ترکیب شیمیایی نمونه تعیین می شود ، دو زمینه ی کاربردی مجزا به وجود می آید اول ، از طیف بینی می توان برای تهیه ی اطلاعات بیشتری درباره ی ساختاری مولکولی و دیگر خواص فیزیکی شیمیایی مواد خالص استفاده کرد ، چنین کاربردهایی پژوهشی اند دوم ، از ماهیت مشخص کننده ی پاسخ طیف بینی می توان برای آشکار سازی گونه های شیمیایی ویژه در نمونه هایی حاوی چند ترکیب شیمیایی استفاده کرد ، چنین کاربردهایی تجزه ای اند. در سالیان اخیر ، لیزرها تأثیر چشمگیری در هر دو زمینه داشته اند.
هر چند در تجزیه ی طیف بینی ، فرآیندهای کلاسیک جذب و نثر ساده ی نور به کار می رود امروزه از تعداد بسیار زیادی بر همکنش تابشی دیگر نیز برای مقاصد طیف بینی استفاده می شود. حتی هنگام وقوع تک فرآیندی مانند جذب ، از حیطه ی وسیعی از تکنیک های لیزری می توان برای آشکارسازی آن استفاده کرد. همچنین بر حسب ناحیه ی مورد استفاده از طیف الکترومغناطیسی ،چند رده ی طیف بینی جذبی ذاتاً متفاوت وجود دارد. برای مثال طیف های جذب مولکولی در ناحیه ی زیر قرمز اصولاً از گذارهای ارتعاشی در نمونه حاصل می شود و بنابراین اطلاعاتی درباره ی ساختار چارچوب هسته ارتئه می کنند. حال آنکه طیف های جذبی در مرئی یا فرابنفش ناشی از گذارهای الکترونی اند و بدین ترتیب با آرایش های الکترونی ارتباط دارند.
یکی از دلایل کاربرد لیزر در اسپکتروسکوپی تکنامی لیزر می باشد ؛ زیرا پهنای خط بسیار باریک که به طور کلی قابل حصول است برای تکنیک های طیف بینی با تفکیک زیاد بسیار مناسب است به علاوه واگرایی اندک باریکه ، استفاده از طول مسیرهای عبور بلند از درون نمونه را آسان می کند و بدین ترتیب در نمونه هایی که پاسخ طیفی خیلی ضعیفی دارند ، حساسیت بهبود می یابد. به طور کلی تفکیک در هر نوع روش طیف بینی ، به هر دو پهنای خط تابش و نمونه بستگی دارد پهنای خط منبع لیزر به عوامل گوناگونی وابسته است مانند تعریض طبیعی خط ، تعریض برخوردی ، تعریض دوپلری ، تعریض زمان پرواز و تعریض توانی یا سیرشدگی ،همین فرآیندها نیز می توانند در تعریض خصوصیات طیف بینی نمونه دخیل باشند.
به طور ایده آل ، هرگذار مسئول نسر لیزر باید در یک فرکانس کاملاً مشخص که از فاصله ی بین ترازهای انرژی مربوط تعیین می شود ، رخ دهد. با این حال ، چند فرآیند تعریض خط باعث انحرافهای آماری از فرکانس ایده آل می شوند خصوصیات این فرآیند ها برحسب ماهیت محیط فعال تغییر می کنند.
1 ـ تعریض طبیعی خط:
اگر فوتونهای لیزر از حالت برانگیخته ای با طول عمر نشر شود ، آنگاه یک حداقل عدم قطعیت در فرکانس فوتونهای نشر شده وجود دارد و باعث تعریض خط نشری می شود. این فرآیند به عنوان تعریض طبیعی خط شناخته می شود.
2 ـ تعریض برخوردی:
در محیط های بلوری ، ارتعاشهای شبکه باعث ایجاد تغییری وابسته به زمان در مکانها و لذا در محیط های الکتروستاتیکی که هر اتم تجربه می کند ،می شود اختلالهای مشابهی نیز در مایعات رخ می دهند ، هر چند که به دلیل حرکت های انتقالی ، چرخشی و ارتعاشی در مولکولها مقیاس آنها بزرگتر است در گازها در اثر برخورد اتم ها یا مولکولها با سایر اتم ها یا مولکولها ، برخورد با دیواره های ظرف و برخورد با الکترونها ، در صورت استفاده از جریان یونساز ، اختلال رخ می دهد. سرعت برخورد اتم ها یا مولکولهای گاز در یک دمای مشخص تنها فشار ارتباط دارد. لذا به تعریض خط ناشی از این مورد تعریض برخوردی یا فشاری اطلاق می شود.
3 ـ تعریض دوپلری:
این پدیده بیشتر در گازها رخ می دهد در این پدیده فرکانس فوتونهای نشر شده توسط اثر معروف دوپلر ، جابجا می شود. همانطور که در شکل زیر نشان داده شده ، اگر مولکولی که با سرعت V حرکت می کن فوتونی با فرکانس y در راستای k نشر کند ، فرکانس ظاهری از رابطه ی روبر داده می شود.
-------------------------
که در آن Vk مولفه ی سرعت در راستای k می باشد و معمولاً در مقایسه با سرعت نور c مقدار کوچکی است. با توجه به توزیع ماکسولی سرعت های مولکولی ، گستره ای از فرکانس های جا به شده ی دوپلری که توسط معادله ی بالا داده می شود وجود دارد. این اثر به عنوان تعریض دوپلری شناخته می شود.
4 ـ تعریض زمان پرواز:
این پدیده که تنها در محیط های سیال ایجاد می شود ، ناشی از این واقعیت است که مولکولهایی که با مولفه ی عمودی سرعت V از پهنای کم باریکه ی لیزر می گذرند ، تنها طی مدت بسیار کوتاه که در آن dقطر باریکه است ،تابش می بینند. نتیجه ی این امر ایجاد عدم قطعیت فرکانس به اندازه ی است. البته این اثر ، در گازها به مراتب بیشتر از مایعات است. از سوی دیگر تعریض سیرشدگی ، از شدتهای زیادی ناشی می شود که اغلب همراه نورلیزر است. هنگامیکه تابش از فرکانس مناسبی برای القای گذارهای مولکولی برخوردار است ، می توان به طور قابل ملاحظه ای جمعیت را از نو در بین ترازهای انرژی مولکولی توزیع کرد. به بیان دیگر سیستم از شرایط تعادل گرمایی که در آن توزیع بولتسمان اعمال پذیر است ، منحرف می شود ،بدین ترتیب ، با کاهش تعداد مولکولهای باقیمانده در حالت پایه ، شدت جذب افت می کند ، این همان مفهوم سیر شدگی است چون سیرشدگی بیشترین تأثیر را در مرکز نوار جذب دارد ،شک لخط مربوط به گذار نیز پهن می شود. با این حال هیچ یک از این آثار بر این واقعیت که لیزرها با پهنای خط ذاتاً باریک ، بهترین تفکیک طیف بینی قابل حصول را دارند ، خدشه ای وارد نمی کند.
*** متن کامل را می توانید بعد از پرداخت آنلاین ، آنی دانلود نمائید، چون فقط تکه هایی از متن به صورت نمونه در این صفحه درج شده است ***
دانلود مقاله کامل درباره کاربرد لیزد در اسپکتروسکوپی
