Untitled - IRS

3.9. BRILLOUIN STREUUNG UND RAMAN SPEKTROSKOPIE 81
– Bindungswinkel
– Kraftkonstanten
• Speziell beim Rotationsraman (∆ωR ≈ 1cm −1 )
– Trägheitsmomente
– Atomabstände
• Die relative Intensität der einzelnen Linien ist direkt proportional der Häufigkeit der
zugehörigen Bindung
Allgemein gilt, daß ∆ωR � 3000 cm −1 , die Frequenz der C-H-Schwingung. Schwerere Bindungspartner
schwingen langsamer 8 . Mit Raman Mikrosonden (d.h. Aufnahmen im Licht
einer selektierten Raman-Linie unter dem Mikroskop) lassen sich räumliche Verteilungen
angeregter Moleküle mit Auflösung im Mikrometer-Bereich darstellen. Messungen mit
Hochgeschwindigkeits-Kameras im ps Bereich erlauben die zeitaufgelöste Beobachtung von
Reaktions- und Relaxationsvorgängen. Zum Beispiel ist die Besetzungsdichte angeregter
Zustände als Funktion der Zeit direkt meßbar. Für die Spurenanlyse von Bedeutung ist der
Resonanz-Raman Effekt. Wie bereits bei Gleichung (3.84) diskutiert, wird hierbei das Molekül
in einen reellen Zwischenzustand angeregt (ωe = ωgm). Ein entsprechendes Signalmaximum
kann auch auftreten bei ωe + ∆ωR = ωgm. Während konventionelle Ramanspektroskopie
aufgrund der kleinen Wirkungsquerschnitte hohe Konzentrationen verlangt, sind durch die
Resonanzüberhöhung Konzentrationsbereiche < 10 −4 mol l −1 zugänglich. Dies ist daher wichtig,
da sich bestimmte Molkülkonfigurationen bei hohen Konzentration nicht ausbilden. Z.B.
liegen viele polyvalente Metallionen in konzentrierten Lösungen als polynukleare Spezies oder
Polymer vor, während bei ansonsten gleichen Bedingungenen aber niedrigerer Konzentration
die Monospezies dominiert. Das Wellenlängenprofil liefert Informationen über den Charakter
der Molekülschwingung.
Eng verwandte Anwendungen sind die Kohärente Raman Spektroskopie (§3.9.3) sowie die
Fernerkundungsmethode LIDAR (§8.5).
Abbildung 3.25 zeigt das Schema eines typischen Laser-Raman-Spektrometers mit Gittermonochromator.
Man erreicht damit Auflösungen um ω/∆ω = 20.000. Als Lichtquelle dient ein
schmalbandiger Laser (ca. 20.000 cm −1 ), z.B ein Ar + -Laser oder ein Farbstoff-Laser.
Technische Probleme ergeben sich durch das Auftreten von Fluoreszenzlicht. Je höher die
Photonenenergie des anregenden Lichts, desto stärker ist dieser Effekt. Die 647 nm-Linie des
Kr + -Lasers ist in dieser Hinsicht günstiger als die 488 nm des Ar + -Lasers. Neben einer hohen
Auflösung des Monochromators kann das Fluoreszenzlicht durch Modulation der Anregungswellenlänge
ωe und Detektion des Raman-Lichts mittels Lock-In Verstärkung unterdrückt
8 Allgemein gilt ja für den harmonschen Oszillator mit Federkonstante D und reduzierter Masse µ: ω ∝ D
µ .