अनुनाद रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी

अनुनाद रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी (आरआर स्पेक्ट्रोस्कोपी) एक रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी तकनीक है जिसमें घटना फोटॉन ऊर्जा एक यौगिक या सामग्री के परीक्षण के तहत इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण के करीब होती है। आवृत्ति संयोग (या अनुनाद) रमन बिखरने की तीव्रता को बहुत बढ़ा सकता है, जो कम सांद्रता पर मौजूद रासायनिक यौगिकों के अध्ययन की सुविधा प्रदान करता है। रमन प्रकीर्णन आमतौर पर बेहद कमजोर होता है, क्योंकि नमूने में अणुओं की कंपन ऊर्जा में परिवर्तन से ऊर्जा में नुकसान (स्टोक्स लाइन) या लाभ (एंटी-स्टोक्स) के साथ केवल 10 मिलियन फोटोन में से लगभग 1 ही बिखरा होता है; शेष फोटोन बिना ऊर्जा परिवर्तन के बिखर जाते हैं। रमन बिखरने की अनुनाद वृद्धि के लिए अणुओं के इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण के करीब होने के लिए घटना तरंग दैर्ध्य (आमतौर पर लेज़र से) की आवश्यकता होती है। बड़े अणुओं में इलेक्ट्रॉन घनत्व में परिवर्तन काफी हद तक अणु के एक भाग, एक क्रोमोफोर तक सीमित हो सकता है, और इन मामलों में बढ़ाए गए रमन बैंड मुख्य रूप से अणु के उन हिस्सों से होते हैं जिनमें इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण परिवर्तन की ओर जाता है क्रोमोफोर की उत्तेजित अवस्था में बंध की लंबाई या बल स्थिरांक। [[प्रोटीन]] जैसे बड़े अणुओं के लिए, यह चयनात्मकता अणु या प्रोटीन के विशिष्ट भागों के कंपन मोड से उत्पन्न होने वाले प्रेक्षित बैंड की पहचान करने में मदद करती है, जैसे कि Myoglobin के भीतर हीम इकाई।

सिंहावलोकन

रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी और आरआर स्पेक्ट्रोस्कोपी अणुओं के कंपन के बारे में जानकारी प्रदान करते हैं, और इसका उपयोग अज्ञात पदार्थों की पहचान के लिए भी किया जा सकता है। आरआर स्पेक्ट्रोस्कोपी ने जैव अकार्बनिक अणुओं के विश्लेषण के लिए व्यापक आवेदन पाया है। तकनीक एक अणु की कंपन अवस्था को बदलने के लिए आवश्यक ऊर्जा को मापती है जैसा कि अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी | इन्फ्रारेड (आईआर) स्पेक्ट्रोस्कोपी करती है। तंत्र और चयन नियम प्रत्येक तकनीक में भिन्न होते हैं, हालांकि, बैंड की स्थिति समान होती है और इसलिए दो विधियां पूरक जानकारी प्रदान करती हैं।

अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी में सहसंयोजक बंधन कंपन मोड और फोनन को उत्तेजित करने के लिए उपयुक्त ऊर्जा के साथ फोटोन के प्रत्यक्ष अवशोषण को मापना शामिल है। इन फोटोन की तरंग दैर्ध्य स्पेक्ट्रम के इन्फ्रारेड क्षेत्र में होती है, इसलिए तकनीक का नाम है। रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी एक अप्रत्यास्थ प्रकीर्णन प्रक्रिया द्वारा बंधन कंपन के उत्तेजना को मापता है, जिसमें घटना फोटॉन अधिक ऊर्जावान होते हैं (आमतौर पर दृश्यमान, पराबैंगनी या यहां तक ​​कि एक्स-रे क्षेत्र में) और हार जाते हैं (या एंटी स्टोक्स लाइन के मामले में लाभ प्राप्त करते हैं। एंटी-स्टोक्स रमन स्कैटरिंग) नमूने के लिए उनकी ऊर्जा का केवल एक हिस्सा है। दो विधियां पूरक हैं क्योंकि IR स्पेक्ट्रोस्कोपी में देखे गए कुछ कंपन संक्रमण रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी में नहीं देखे गए हैं, और इसके विपरीत। आरआर स्पेक्ट्रोस्कोपी पारंपरिक रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी का एक विस्तार है जो विशिष्ट (रंगीन) यौगिकों को बढ़ी हुई संवेदनशीलता प्रदान कर सकता है जो यौगिकों के अन्यथा जटिल मिश्रण में कम सांद्रता (सूक्ष्म से मिलिमोलर) में मौजूद हैं।

(सामान्य) रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी पर अनुनाद रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी का एक लाभ यह है कि बैंड की तीव्रता को परिमाण के कई क्रमों से बढ़ाया जा सकता है। इस लाभ को दर्शाने वाला एक अनुप्रयोग साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेज में डाइऑक्सीजन इकाई का अध्ययन है। ओ-ओ स्ट्रेचिंग कंपन से जुड़े बैंड की पहचान का उपयोग करके पुष्टि की गई थी ¹⁸ओ–¹⁶ओ और ¹⁶ओ–¹⁶हे समस्थानिक।

मूल सिद्धांत

Main article: Raman scattering

रेले स्कैटरिंग, स्टोक्स रमन स्कैटरिंग और एंटी-स्टोक्स रमन स्कैटरिंग

आणविक कंपन की आवृत्ति 10 से कम होती है¹² लगभग 10 तक

14</सुप> हर्ट्ज। ये आवृत्तियाँ विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के अवरक्त (IR) क्षेत्र में विकिरण के अनुरूप हैं। किसी भी समय, नमूने के प्रत्येक अणु में एक निश्चित मात्रा में कंपन ऊर्जा होती है। हालांकि, कंपन ऊर्जा की मात्रा जो एक अणु में टकराव और नमूने में अन्य अणुओं के साथ अन्य बातचीत के कारण लगातार बदलती रहती है।

कमरे के तापमान पर, अधिकांश अणु निम्नतम ऊर्जा स्तर में होते हैं - जिन्हें जमीनी अवस्था के रूप में जाना जाता है। कुछ अणु उच्च ऊर्जा अवस्थाओं में होते हैं - जिन्हें उत्तेजित अवस्थाएँ कहा जाता है। किसी दिए गए तापमान पर दिए गए कंपन मोड में मौजूद अणुओं के अंश की गणना बोल्ट्जमैन वितरण का उपयोग करके की जा सकती है। इस तरह की गणना करने से पता चलता है कि, अपेक्षाकृत कम तापमान के लिए (जैसे कि अधिकांश नियमित स्पेक्ट्रोस्कोपी के लिए उपयोग किया जाता है), अधिकांश अणु जमीनी कंपन स्थिति (कम आवृत्ति मोड के मामले को छोड़कर) पर कब्जा कर लेते हैं। इस तरह के अणु को उपयुक्त ऊर्जा के फोटॉन के प्रत्यक्ष अवशोषण के माध्यम से उच्च कंपन मोड में उत्तेजित किया जा सकता है। यह वह तंत्र है जिसके द्वारा आईआर स्पेक्ट्रोस्कोपी संचालित होती है: इन्फ्रारेड विकिरण नमूना के माध्यम से पारित किया जाता है, और प्रेषित प्रकाश की तीव्रता की घटना प्रकाश की तीव्रता से तुलना की जाती है। प्रकाश की दी गई तरंग दैर्ध्य पर तीव्रता में कमी एक कंपन संक्रमण द्वारा ऊर्जा के अवशोषण को इंगित करती है। शक्ति, $E$, एक फोटॉन का है

$E=h\nu$

कहाँ $h$ प्लैंक नियतांक है और $\nu$ विकिरण की आवृत्ति है। इस प्रकार, इस तरह के संक्रमण के लिए आवश्यक ऊर्जा की गणना की जा सकती है यदि आपतित विकिरण की आवृत्ति ज्ञात हो।

एक अप्रत्यास्थ प्रकीर्णन प्रक्रिया द्वारा आणविक स्पंदनों का अवलोकन करना भी संभव है, स्टोक्स रमन प्रकीर्णन ऐसी ही एक प्रक्रिया है। एक फोटॉन अवशोषित होता है और फिर कम ऊर्जा के साथ पुन: उत्सर्जित (बिखरा हुआ) होता है। अवशोषित और पुनः उत्सर्जित फोटॉनों के बीच ऊर्जा में अंतर एक अणु को उच्च कंपन मोड में उत्तेजित करने के लिए आवश्यक ऊर्जा से मेल खाता है। एंटी-स्टोक्स रमन स्कैटरिंग एक अन्य अप्रत्यास्थ बिखरने की प्रक्रिया है और केवल उत्तेजित कंपन अवस्थाओं में शुरू होने वाले अणुओं से होती है; इसका परिणाम उच्च ऊर्जा के साथ बिखरा हुआ प्रकाश होता है। प्रत्यास्थ रूप से प्रकीर्णित प्रकाश (आने वाले फोटॉनों और पुनः उत्सर्जित/बिखरे फोटॉनों के बीच ऊर्जा में कोई परिवर्तन नहीं) रेले स्कैटरिंग के रूप में जाना जाता है।

आम तौर पर, ऊर्जा में अंतर तरंग संख्या में अंतर के रूप में दर्ज किया जाता है ($\Delta {\bar {\nu }}$) लेज़र प्रकाश और बिखरी हुई रोशनी के बीच जिसे रमन शिफ्ट के रूप में जाना जाता है। बिखरे हुए प्रकाश बनाम की तीव्रता की साजिश रचकर एक रमन स्पेक्ट्रम उत्पन्न होता है $\Delta {\bar {\nu }}$.

इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी की तरह, रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग रासायनिक यौगिकों की पहचान के लिए किया जा सकता है क्योंकि के मान $\Delta {\bar {\nu }}$ विभिन्न रासायनिक प्रजातियों (उनके तथाकथित रासायनिक फिंगरप्रिंट) के संकेत हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि कंपन संक्रमण की आवृत्ति परमाणु द्रव्यमान और बंधन शक्ति पर निर्भर करती है। इस प्रकार, ज्ञात यौगिकों से स्पेक्ट्रा के एक डेटाबेस से लैस, एक रामन स्पेक्ट्रम के आधार पर कई अलग-अलग ज्ञात रासायनिक यौगिकों की स्पष्ट रूप से पहचान कर सकता है। कंपन मोड की संख्या एक अणु में परमाणुओं की संख्या के साथ मापी जाती है, जिसका अर्थ है कि बड़े अणुओं से रमन स्पेक्ट्रा जटिल है। उदाहरण के लिए, प्रोटीन में आमतौर पर हजारों परमाणु होते हैं और इसलिए इसमें हजारों कंपन मोड होते हैं। यदि इन विधियों में समान ऊर्जाएँ हैं ($\Delta {\bar {\nu }}$), तो स्पेक्ट्रम अविश्वसनीय रूप से बरबाद और जटिल हो सकता है।

सभी कंपन संक्रमण रमन सक्रिय नहीं होते हैं, जिसका अर्थ है कि कुछ कंपन संक्रमण रमन स्पेक्ट्रम में प्रकट नहीं होते हैं। यह रमन स्पेक्ट्रा के स्पेक्ट्रोस्कोपिक चयन नियमों के कारण है। आईआर स्पेक्ट्रोस्कोपी के विपरीत, जहां एक संक्रमण केवल तभी देखा जा सकता है जब उस विशेष कंपन के कारण अणु के बॉन्ड द्विध्रुवीय क्षण में शुद्ध परिवर्तन होता है, रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी में केवल संक्रमण होता है जहां कंपन समन्वय के साथ अणु की ध्रुवीकरण क्षमता में परिवर्तन देखा जा सकता है। आईआर और रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी कंपन संक्रमणों तक कैसे पहुंचते हैं, यह मूलभूत अंतर है। रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी में, आने वाला फोटॉन एक अणु में एक बंधन के चारों ओर इलेक्ट्रॉन वितरण के एक क्षणिक विरूपण का कारण बनता है, इसके बाद विकिरण का पुन: उत्सर्जन होता है क्योंकि बांड अपनी सामान्य स्थिति में लौट आता है। यह बांड के अस्थायी द्विध्रुवीय ध्रुवीकरण और एक प्रेरित द्विध्रुव का कारण बनता है जो विश्राम पर गायब हो जाता है। समरूपता के केंद्र के साथ एक अणु में, द्विध्रुव में परिवर्तन समरूपता के केंद्र के नुकसान से पूरा होता है, जबकि ध्रुवीकरण में परिवर्तन समरूपता के केंद्र के संरक्षण के साथ संगत होता है। इस प्रकार, एक सेंट्रोसिमेट्रिक अणु में, असममित खिंचाव और झुकना आईआर सक्रिय और रमन निष्क्रिय है, जबकि सममित खिंचाव और झुकना रमन सक्रिय और आईआर निष्क्रिय है। इसलिए, एक सेंट्रोसिमेट्रिक अणु में, पारस्परिक बहिष्करण का नियम। समरूपता के केंद्र के बिना अणुओं के लिए, प्रत्येक कंपन मोड आईआर सक्रिय, रमन सक्रिय, दोनों या दोनों में से कोई भी हो सकता है। हालांकि, सममित खिंचाव और झुकना रमन सक्रिय होते हैं।

प्रतिध्वनि का सिद्धांत रमन प्रकीर्णन

अनुनाद रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी में, आने वाले फोटोन की तरंग दैर्ध्य अणु या सामग्री के आणविक इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण के साथ मेल खाती है। एक अणु के इलेक्ट्रॉनिक उत्तेजना के परिणामस्वरूप संरचनात्मक परिवर्तन होते हैं जो कुछ कंपन मोड के रमन बिखरने की वृद्धि में परिलक्षित होते हैं। इलेक्ट्रॉनिक उत्तेजना के दौरान बांड की लंबाई और / या बल स्थिरांक में बदलाव से गुजरने वाले कंपन मोड ध्रुवीकरण में बड़ी वृद्धि दिखा सकते हैं और इसलिए रमन तीव्रता। इसे त्सुबोई के नियम के रूप में जाना जाता है, जो एक इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण की प्रकृति और अनुनाद रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी में वृद्धि पैटर्न के बीच एक गुणात्मक संबंध देता है। वृद्धि कारक 10 से > 100,000 के कारक द्वारा हो सकता है और π-π* संक्रमण के मामले में सबसे स्पष्ट है और कम से कम समन्वय परिसर के लिए # संक्रमण धातु परिसरों का रंग | धातु केंद्रित (डी-डी) संक्रमण। अनुनाद रमन वृद्धि को मात्रात्मक रूप से समझने के लिए दो प्राथमिक विधियों का उपयोग किया जाता है। ये एंड्रियास अल्ब्रेक्ट (केमिस्ट) द्वारा विकसित परिवर्तन सिद्धांत और एरिक जे हेलर द्वारा विकसित समय-निर्भर सिद्धांत हैं।

अनुप्रयोग

अनुनाद स्थितियों के तहत विशिष्ट मोड से रमन बिखरने की चयनात्मक वृद्धि का मतलब है कि अनुनाद रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी विशेष रूप से बड़े बायोमोलेक्यूल्स के लिए उनकी संरचना में एम्बेडेड क्रोमोफोरस के लिए उपयोगी है। इस तरह के क्रोमोफोरस में, धातु परिसर के चार्ज-ट्रांसफर (सीटी) इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण से अनुनाद बिखरने से आम तौर पर धातु-लिगैंड स्ट्रेचिंग मोड में वृद्धि होती है, साथ ही अकेले लिगेंड से जुड़े कुछ मोड भी होते हैं। इसलिए, हीमोग्लोबिन जैसे बायोमोलेक्यूल में, लेजर को लोहे के केंद्र के चार्ज-ट्रांसफर इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण के पास ट्यूनिंग करने के परिणामस्वरूप एक स्पेक्ट्रम होता है जो केवल टेट्रापायरोरोल-लौह समूह से जुड़े स्ट्रेचिंग और झुकने वाले मोड को दर्शाता है। नतीजतन, एक अणु में हजारों कंपन मोड के साथ, आरआर स्पेक्ट्रोस्कोपी हमें एक समय में अपेक्षाकृत कुछ कंपन मोड देखने की अनुमति देता है। एक प्रोटीन का रमन स्पेक्ट्रम जिसमें संभवतः सैकड़ों पेप्टाइड बांड होते हैं लेकिन केवल एक पोर्फिरीन अणु केवल पोर्फिरिन से जुड़े कंपन दिखा सकता है। यह स्पेक्ट्रम की जटिलता को कम करता है और अज्ञात प्रोटीन की आसान पहचान की अनुमति देता है। इसके अलावा, यदि एक प्रोटीन में एक से अधिक क्रोमोफोर होते हैं, तो अलग-अलग क्रोमोफोर का अलग-अलग अध्ययन किया जा सकता है यदि उनके सीटी बैंड ऊर्जा में भिन्न होते हैं। यौगिकों की पहचान करने के अलावा, आरआर स्पेक्ट्रोस्कोपी कुछ मामलों में क्रोमोफोरस के बारे में संरचनात्मक पहचान भी प्रदान कर सकता है।

गैर-अनुनाद रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी पर आरआर स्पेक्ट्रोस्कोपी का मुख्य लाभ प्रश्न में बैंड की तीव्रता में बड़ी वृद्धि है (10 के कारक जितना अधिक)⁶). यह आरआर स्पेक्ट्रा को कम से कम 10 नमूना सांद्रता के साथ प्राप्त करने की अनुमति देता है⁻⁸ M. स्पंदित लेज़रों का उपयोग किए जाने पर यह अल्पकालिक उत्तेजित अवस्था प्रजातियों के रमन स्पेक्ट्रा को रिकॉर्ड करना भी संभव बनाता है। यह गैर-प्रतिध्वनि रमन स्पेक्ट्रा के विपरीत है, जिसके लिए आमतौर पर 0.01 एम से अधिक सांद्रता की आवश्यकता होती है। आरआर स्पेक्ट्रा आमतौर पर एक यौगिक के गैर अनुनाद रमन स्पेक्ट्रम की तुलना में कम बैंड प्रदर्शित करता है, और प्रत्येक बैंड के लिए देखा गया वृद्धि इलेक्ट्रॉनिक के आधार पर भिन्न हो सकती है। संक्रमण जिसके साथ लेजर गुंजयमान है। चूंकि आम तौर पर, आरआर स्पेक्ट्रोस्कोपी दृश्यमान और निकट-यूवी तरंगदैर्ध्य पर लेजर के साथ प्राप्त की जाती है, स्पेक्ट्रा प्रतिदीप्ति से प्रभावित होने की अधिक संभावना है। इसके अलावा, फोटोडिग्रेडेशन (फोटोब्लीचिंग) और नमूने का ताप हो सकता है क्योंकि नमूना भी उत्तेजना प्रकाश को अवशोषित करता है, ऊर्जा को गर्मी के रूप में नष्ट कर देता है।

इंस्ट्रूमेंटेशन

Main article: Raman spectroscopy § Instrumentation

रमन माइक्रोस्कोप

रेज़ोनेंस रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी के लिए प्रयुक्त उपकरण रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी के लिए उपयोग किए जाने वाले उपकरण के समान है; विशेष रूप से, एक अत्यधिक मोनोक्रोमैटिक प्रकाश स्रोत (एक लेज़र), स्पेक्ट्रम के निकट-अवरक्त, दृश्यमान या निकट-पराबैंगनी क्षेत्र में उत्सर्जन तरंग दैर्ध्य के साथ। चूंकि इलेक्ट्रॉनिक ट्रांजिशन (अर्थात रंग) की ऊर्जा यौगिक से यौगिक में व्यापक रूप से भिन्न होती है, ट्यून करने योग्य लेजर | वेवलेंथ-ट्यून करने योग्य लेजर, जो 1970 के दशक की शुरुआत में दिखाई दिए, उपयोगी होते हैं क्योंकि उन्हें इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण (अनुनाद) के साथ मेल खाने के लिए ट्यून किया जा सकता है। हालांकि, इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण की व्यापकता का मतलब है कि कई लेजर तरंग दैर्ध्य आवश्यक हो सकते हैं और बहु-पंक्ति लेजर (आयन लेजर) आमतौर पर उपयोग किए जाते हैं। आवश्यक बिंदु यह है कि लेजर उत्सर्जन की तरंग दैर्ध्य ब्याज के यौगिक के इलेक्ट्रॉनिक अवशोषण बैंड के साथ मेल खाती है। प्राप्त स्पेक्ट्रा में मैट्रिक्स (जैसे, विलायक) के गैर-अनुनाद रमन स्कैटरिंग भी होते हैं।

रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी में सैंपल हैंडलिंग एफटीआईआर स्पेक्ट्रोस्कोपी पर काफी फायदे प्रदान करता है, जिसमें ग्लास का उपयोग खिड़कियों, लेंस (प्रकाशिकी) और अन्य ऑप्टिकल घटकों के लिए किया जा सकता है। एक और फायदा यह है कि जबकि पानी इन्फ्रारेड क्षेत्र में दृढ़ता से अवशोषित होता है, जो उपयोग किए जा सकने वाले पथ-लंबाई को सीमित करता है और स्पेक्ट्रम के बड़े क्षेत्र को मास्क करता है, पानी से रमन के बिखरने की तीव्रता आमतौर पर कमजोर होती है और प्रत्यक्ष अवशोषण केवल तभी हस्तक्षेप करता है जब निकट-इन्फ्रारेड लेजर (उदा., 1064 एनएम) का उपयोग किया जाता है। अतः जल एक आदर्श विलायक है। हालांकि, चूंकि लेजर अपेक्षाकृत छोटे स्थान के आकार पर केंद्रित है, इसलिए नमूनों का तेजी से ताप हो सकता है। जब अनुनाद रमन स्पेक्ट्रा रिकॉर्ड किया जाता है, हालांकि, नमूना हीटिंग और फोटो-ब्लीचिंग से रमन स्पेक्ट्रम को नुकसान और परिवर्तन हो सकता है। इसके अलावा, यदि नमूने का अवशोषण उच्च (> OD 2) तरंग दैर्ध्य सीमा पर है जिसमें रमन स्पेक्ट्रम दर्ज किया गया है, तो आंतरिक-फ़िल्टर प्रभाव (नमूना द्वारा रमन बिखरने का पुन: अवशोषण) संकेत तीव्रता को नाटकीय रूप से कम कर सकता है। आमतौर पर, नमूने को एक ट्यूब में रखा जाता है, जिसे बाद में लेजर प्रकाश के नमूने के संपर्क को कम करने और फोटोडिग्रेडेशन के प्रभाव को कम करने के लिए काटा जा सकता है। आरआर स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करके गैसीय, तरल और ठोस नमूनों का विश्लेषण किया जा सकता है।

यद्यपि बिखरा हुआ प्रकाश सभी दिशाओं में नमूना छोड़ देता है, बिखरी हुई रोशनी का संग्रह लेंस द्वारा अपेक्षाकृत छोटे ठोस कोण पर ही प्राप्त किया जाता है और स्पेक्ट्रोग्राफ और सीसीडी डिटेक्टर को निर्देशित किया जाता है। रमन स्कैटरिंग को इकट्ठा करने के लिए उपयोग किए जाने वाले ऑप्टिकल अक्ष के संबंध में लेजर बीम किसी भी कोण पर हो सकता है। मुक्त अंतरिक्ष प्रणालियों में, लेज़र पथ आमतौर पर 180° या 135° (एक तथाकथित पश्च प्रकीर्णन व्यवस्था) के कोण पर होता है। 180° व्यवस्था का उपयोग आमतौर पर सूक्ष्मदर्शी और फाइबर ऑप्टिक आधारित रमन जांच में किया जाता है। अन्य व्यवस्थाओं में ऑप्टिकल अक्ष के संबंध में 90 डिग्री पर लेजर पासिंग शामिल है। 90° और 0° के संसूचन कोण कम बार उपयोग किए जाते हैं।

एकत्रित बिखरे हुए विकिरण को एक स्पेक्ट्रोग्राफ में केंद्रित किया जाता है, जिसमें प्रकाश को पहले समेटा जाता है और फिर एक विवर्तन झंझरी द्वारा फैलाया जाता है और एक सीसीडी कैमरा पर फिर से केंद्रित किया जाता है। पूरे स्पेक्ट्रम को एक साथ रिकॉर्ड किया जाता है और कम समय में कई स्कैन प्राप्त किए जा सकते हैं, जो औसत के माध्यम से स्पेक्ट्रम के सिग्नल-टू-शोर अनुपात को बढ़ा सकते हैं। इस (या समतुल्य) उपकरण का उपयोग और उचित प्रोटोकॉल का पालन करना रमन प्रकीर्णन की दर के लिए निरपेक्ष मापन में 10% से अधिक पुनरावर्तनीयता प्राप्त कर सकते हैं। यह मजबूत वैन होव विलक्षणता के साथ संरचनाओं में ऑप्टिकल संक्रमणों को सटीक रूप से निर्धारित करने के लिए अनुनाद रमन के साथ उपयोगी हो सकता है।

अनुनाद हाइपर-रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी

अनुनाद हाइपर-रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी अनुनाद रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी पर एक भिन्नता है जिसमें उद्देश्य नमूने के लक्ष्य अणु में एक विशेष ऊर्जा स्तर के लिए एक उत्तेजना प्राप्त करना है, जिसे दो-फोटोन अवशोषण के रूप में जाना जाता है। दो फोटॉन अवशोषण में, दो फोटॉन एक साथ एक अणु में अवशोषित होते हैं। जब वह अणु इस उत्तेजित अवस्था से अपनी जमीनी अवस्था में आराम करता है, तो केवल एक फोटॉन उत्सर्जित होता है। यह एक प्रकार का प्रतिदीप्ति है।

अनुनाद रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी में, अणुओं के कुछ हिस्सों को अध्ययन किए जा रहे अणु के हिस्से के "रंग" (दो वांछित इलेक्ट्रॉन क्वांटम स्तरों के बीच ऊर्जा) के लिए घटना लेजर बीम के तरंग दैर्ध्य को समायोजित करके लक्षित किया जा सकता है। इसे प्रतिध्वनि प्रतिदीप्ति के रूप में जाना जाता है, इसलिए "रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी" नाम के लिए "अनुनाद" शब्द जोड़ा गया। कुछ उत्तेजित अवस्थाएँ एकल या दोहरे फोटॉन अवशोषण के माध्यम से प्राप्त की जा सकती हैं। हालांकि, इन मामलों में, एकल फोटॉन अवशोषण की तुलना में इन उत्तेजित अवस्थाओं के बारे में अधिक जानकारी प्राप्त करने के लिए दोहरे फोटॉन उत्तेजना का उपयोग किया जा सकता है। रेजोनेंस रमन और रेजोनेंस हाइपर रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी दोनों की कुछ सीमाएं और परिणाम हैं। अनुनाद रमन और अनुनाद हाइपर रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी दोनों एक ट्यून करने योग्य लेजर का उपयोग करते हैं। एक ट्यून करने योग्य लेजर की तरंग दैर्ध्य को ऑपरेटर द्वारा एक विशेष सीमा के भीतर तरंग दैर्ध्य में समायोजित किया जा सकता है। हालाँकि, यह फ़्रीक्वेंसी रेंज लेज़र के डिज़ाइन पर निर्भर है। नियमित अनुनाद रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी, इसलिए, केवल इलेक्ट्रॉन ऊर्जा संक्रमणों के प्रति संवेदनशील है जो प्रयोग में उपयोग किए गए लेजर से मेल खाते हैं। सामान्य अनुनाद रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा जिन आणविक भागों का अध्ययन किया जा सकता है, वे उन बांडों तक सीमित होते हैं जिनमें एक "रंग" होता है जो "रंगों" के स्पेक्ट्रम में कहीं फिट बैठता है जिससे उस विशेष उपकरण में उपयोग किए जाने वाले लेजर को ट्यून किया जा सकता है। दूसरी ओर, रेजोनेंस हाइपर रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी, लेजर की ट्यूनेबल रेंज के बाहर तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश उत्सर्जित करने के लिए परमाणुओं को उत्तेजित कर सकता है, इस प्रकार एक अणु के संभावित घटकों की सीमा का विस्तार करता है जिसे उत्तेजित किया जा सकता है और इसलिए इसका अध्ययन किया जाता है।

अनुनाद हाइपर रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी "गैर-रैखिक" रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी के प्रकारों में से एक है। लीनियर रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी में, एक परमाणु के उत्तेजन में जाने वाली ऊर्जा की मात्रा वही मात्रा होती है जो उस परमाणु के इलेक्ट्रॉन क्लाउड को छोड़ती है जब एक फोटॉन उत्सर्जित होता है और इलेक्ट्रॉन क्लाउड अपनी जमीनी अवस्था में वापस आ जाता है। गैर-रेखीय शब्द इनपुट ऊर्जा की तुलना में कम उत्सर्जन ऊर्जा को दर्शाता है। दूसरे शब्दों में, सिस्टम में ऊर्जा अब सिस्टम से बाहर ऊर्जा से मेल नहीं खाती है। यह इस तथ्य के कारण है कि हाइपर-रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी में ऊर्जा इनपुट ठेठ रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी की तुलना में बहुत बड़ा है। पारंपरिक रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी की तुलना में गैर-रैखिक रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी अधिक संवेदनशील होती है। इसके अतिरिक्त, यह प्रतिदीप्ति के प्रभाव को महत्वपूर्ण रूप से कम कर सकता है, या समाप्त भी कर सकता है।

एक्स-रे रमन स्कैटरिंग

एक्स-रे क्षेत्र में आणविक इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण संभव बनाने के लिए पर्याप्त ऊर्जा उपलब्ध है। कोर स्तर के अनुनादों पर, एक्स-रे रमन स्कैटरिंग एक्स-रे प्रतिदीप्ति स्पेक्ट्रम का प्रमुख हिस्सा बन सकता है। यह क्रेमर्स-हाइजेनबर्ग सूत्र के गुंजयमान व्यवहार के कारण है जिसमें कोर स्तर के बराबर होने वाली घटना ऊर्जाओं के लिए भाजक को कम किया जाता है। इस प्रकार के प्रकीर्णन को गुंजयमान अप्रत्यास्थ एक्स-रे बिखरना (RIXS) के रूप में भी जाना जाता है। सॉफ्ट एक्स-रे रेंज में, RIXS को क्रिस्टल फील्ड उत्तेजनाओं को प्रतिबिंबित करने के लिए दिखाया गया है, जो अक्सर किसी अन्य तकनीक के साथ निरीक्षण करना कठिन होता है। दृढ़ता से सहसंबद्ध सामग्रियों के लिए RIXS का अनुप्रयोग उनकी इलेक्ट्रॉनिक संरचना के बारे में ज्ञान प्राप्त करने के लिए विशेष महत्व रखता है। ग्रेफाइट जैसी कुछ विस्तृत बैंड सामग्री के लिए, RIXS को (लगभग) क्रिस्टल गति को संरक्षित करने के लिए दिखाया गया है और इस प्रकार एक पूरक बैंडमैपिंग तकनीक के रूप में उपयोग पाया गया है।

यह भी देखें

• बिखराव
• टिप-एन्हांस्ड रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी
• वाइब्रोनिक स्पेक्ट्रोस्कोपी
• विध्रुवण अनुपात

संदर्भ

अग्रिम पठन

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• Raman, C.V.; Krishnan, K.S. (1928). "A Change of Wave-Length in Light Scattering". Nature. 121 (3051): 619. Bibcode:1928Natur.121..619R. doi:10.1038/121619b0.
• Raman, C.V.; Krishnan, K.S. (1928). "A New Type of Secondary Radiation". Nature. 121 (3048): 501–502. Bibcode:1928Natur.121..501R. doi:10.1038/121501c0. S2CID 4128161.
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• Landsberg, G.S; Mandelshtam, L.I. (1928). "Novoye yavlenie pri rasseyanii sveta. (New phenomenon in light scattering)". Zhurnal Russkogo Fiziko-khimicheskogo Obschestva, Chast Fizicheskaya (Journal of Russian Physico-Chemical Society, Physics Division: 60–4.
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बाहरी संबंध

• http://chemwiki.ucdavis.edu/Physical_Chemistry/Spectroscopy/Vibrational_Spectroscopy/Raman_Spectroscopy/Raman%3A_Interpretation
• http://www.horiba.com/us/en/scientific/products/Raman-spectroscopy/Raman-academy/Raman-faqs/what-is-polarised-Raman-spectroscopy/
• Kelley, A.M. "Resonance hyper-Raman spectroscopy". University of California, Merced.