Techniklexikon

Raman-Spektroskopie

Laserphysik und -technik, eine spezielle Form der Laserspektroskopie zur Untersuchung molekularer Schwingungen, die auf dem Raman-Effekt beruht. Im Gegensatz zur elastischen Rayleigh-Streuung ist die Raman-Streuung von Photonen inelastisch: Beim Stoss eines Photons der Energie E₁ = hn₁ mit einem Molekül im Zustand  kommt es dabei zu einem Energieübertrag DE zwischen den beiden Stosspartnern, der in Schwingungs-, Rotations- oder elektronische Energie des Moleküls umgewandelt werden kann, so dass das Molekül sich danach in einem anderen Zustand  befindet. Die veränderte Energie des gestreuten Photons E₂ = E₁ ± DE = h(n₁ ± Dn) = hn₂ wird wie in der Emissionsspektroskopie durch geeignete Photodetektoren und Spektrometer nachgewiesen, um so Informationen über die Energieniveaus der Moleküle zu erhalten. Raman-Spektroskopie wird sowohl an gasförmigen als auch an in Flüssigkeiten gelösten Stoffen durchgeführt. Um einen möglichst empfindlichen Nachweis für die z.T. sehr schwache Raman-Streustrahlung zu erreichen, verwendet man häufig die intra-cavity-Absorptionsspektroskopie (siehe Abb.). Durch die effektive Frequenzverschiebung Dn bei der Raman-Streuung ist es auch möglich, »Raman-Laser« zu konstruieren: In molekulare Gase unter hohem Druck wird eine Pumpfrequenz eingestrahlt, so dass bei aussreichend effizienter Raman-Streuung kohärente Strahlung der verschobenen Frequenz emittiert wird.

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Raman-Spektroskopie: Experimenteller Aufbau der intra-cavity Laser-Raman-Spektroskopie mit einem Argonionenlaser. LM sind die Endspiegel, F1, FPE und l/2 weitere optische Komponenten des Laserresonators. Das Fabry-Pérot-Interferometer (FPI) kann zur Frequenzeichung verwendet werden. Die Probe befindet sich in einer Vakuum-Kammer (VP). Die Spiegel (CM) sammeln dort einen möglichst grossen Teil des Raman-Streulichts, das mit der Abbildungsoptik (AO) und einem Spektrographen (S) nachgewiesen wird.