Микроволновая спектроскопия это:

Микроволновая спектроскопия
        область радиоспектроскопии (См. Радиоспектроскопия), в которой исследуются спектры веществ в сантиметровом и миллиметровом диапазонах длин волн (Микроволны или Сверхвысокие частоты). Т. к. в этот диапазон попадает большинство вращательных и вращательно-инверсионных спектров молекул (см. Молекулярные спектры), наблюдение которых в твёрдых телах и жидкостях невозможно, то М. с. часто отождествляют с радиоспектроскопией газов. М. с. — эффективный метод физических и химических исследований. Измерение частот вращательных спектров молекул позволяет с большой степенью точности определить структуру молекул и изучить природу химической связи (См. Химическая связь). Вращательный спектр поглощения молекулы зависит от её конфигурации, т. е. от принадлежности молекулы к типу линейных, сферических, симметричных или асимметричных волчков (см. Молекула). Вращательный спектр любой молекулы может быть рассчитан, если известны её моменты инерции (См. Момент инерции), которые зависят от конфигурации и размеров молекулы. Сравнение теоретически рассчитанных вращательных спектров молекул с экспериментально наблюдаемыми позволяет определить конфигурацию молекулы, длины связей и углы между ними.
         Представление о молекуле как о жёстком образовании является приближённым. Колебания атомов, составляющих молекулу, приводят к расщеплению линий вращательного спектра и к возникновению тонкой структуры. В спектрах линейных молекул и молекул типа симметричного волчка возможно т. н. l-удвоение линий, а в спектрах молекул типа асимметричного волчка, обладающих плоскостью инверсии, — инверсионное расщепление. Спектры l-удвоения наблюдаются, например, у молекулы HCN, причём переходы между уровнями удвоения попадают в диапазон длин волн λ Микроволновая спектроскопия 3 мм. Единственной молекулой, у которой наблюдается инверсионное расщепление энергетических уровней, является молекула аммиака (NH3, ND3, NHD2). Инверсионный спектр NH3 попадает в область длин волн λ = 1,3 см, а спектр ND3 лежит в диапазоне λ Микроволновая спектроскопия 15—18 см. Обе эти молекулы использовались в первых квантовых генераторах (см. Молекулярный генератор).
         Сверхтонкая структура вращательных молекулярных спектров обусловлена слабыми взаимодействиями электрических и магнитных моментов атомных ядер между собой и с полем, создаваемым электронами в молекуле. Квадрупольная сверхтонкая структура спектров вызвана взаимодействием квадрупольного момента ядра (См. Квалрупольный момент ядра) с электрическим внутримолекулярным полем, а магнитная сверхтонкая структура связана с взаимодействием магнитных моментов ядер между собой и с магнитным полем, обусловленным вращением молекулы как целого. Наблюдение квадрупольной сверхтонкой структуры даёт информацию о Спине, квадрупольном и магнитном моментах ядер, входящих в состав молекулы.
         Для исследования вращательных спектров молекул волны от генератора СВЧ пропускают через волноводную ячейку, заполненную исследуемым газом, откуда они попадают на детектор, сигнал которого подаётся на регистрирующий прибор (например, осциллограф). Сигнал детектора пропорционален мощности, поглощённой в волноводе. Плавно изменяя частоту генератора, определяют резонансную частоту ν и степень (интенсивность) поглощения. Иногда вместо волноводной ячейки применяются объёмные резонаторы (См. Объёмный резонатор), имеющие большую добротность. Недостаток резонаторных ячеек по сравнению с волноводными — их узкополосность; практически для каждой спектральной линии приходится конструировать отдельный резонатор. Для повышения чувствительности радиоспектроскопов интенсивность линии модулируют с помощью электрического или магнитного полей. Модуляция происходит за счёт расщепления линий в электрическом (Штарка эффект) или магнитном (Зеемана эффект) полях.
         В диапазоне СВЧ существуют достаточно мощные монохроматические генераторы (Клистроны), поэтому разрешающая сила радиоспектроскопа определяется шириной спектральной линии, которая в газе обусловлена главным образом Доплера эффектом и соударениями молекул друг с другом и со стенками ячейки. Ширину линии Δν, обусловленную соударениями молекул, можно уменьшить, понижая давление в ячейке. Обычно оно Микроволновая спектроскопия 0,13 н/м2 (10-3 мм рт. ст.), а Δν Микроволновая спектроскопия (1—5) ․ 104 гц.
         Для уменьшения ширины спектральных линий применяют метод молекулярных пучков, в которых практически полностью отсутствуют соударения молекул друг с другом (см. Молекулярные и атомные пучки). Ширина линий в этом случае может быть уменьшена до величины Микроволновая спектроскопия 103 гц, что позволяет наблюдать не только квадрупольную, но и магнитную сверхтонкую структуру. Применение молекулярных пучков связано с уменьшением интенсивности линии. Однако существуют специальные методы, повышающие их интенсивность. Сущность их состоит в следующем: коэффициент поглощения волны пропорционален разности насслённостей уровней энергии (См. Уровни энергии), между которыми происходит переход. Если «очистить» от частиц верхний энергетический уровень или увеличить в несколько раз населённость нижнего уровня, то интенсивность спектральной линии увеличится в kT/hν раз (Т — температура газа, k Больцмана постоянная, hν — энергия поглощаемого кванта электромагнитного поля СВЧ). В молекулярном пучке это можно осуществить с помощью неоднородных электрических или магнитных полей, а в равновесном газе — с помощью вспомогательного излучения (см. Квантовая электроника).
        
         Лит.: Таунс Ч., Шавлов А., Радиоспектроскопия, пер. с англ., М., 1959; Горди В., Смит В., Трамбаруло Р., Радиоспектроскопия, пер. с англ., М., 1955.
         А. Н. Ораевский.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.

Смотреть что такое "Микроволновая спектроскопия" в других словарях:

  • МИКРОВОЛНОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ — радиоспектроскопия сантиметрового и миллиметрового диапазонов длин волн l (СВЧ). Т. к. в этот диапазон попадает большинство вращательных и вращательно пнверсионных спектров молекул, наблюдение к рых в тв. телах и жидкостях невозможно, то М. с.… …   Физическая энциклопедия

  • МИКРОВОЛНОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ — радиоспектроскопия в диапазоне СВЧ …   Большой Энциклопедический словарь

  • микроволновая спектроскопия — Термин микроволновая спектроскопия Термин на английском microwave spectroscopy Синонимы Аббревиатуры Связанные термины колебательная спектроскопия Определение методика определения геометрического строения молекул по микроволновым спектрам,… …   Энциклопедический словарь нанотехнологий

  • микроволновая спектроскопия — mikrobangų spektroskopija statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Centimetrinio ir milimetrinio diapazono radiospektroskopija. atitikmenys: angl. microwave spectroscopy; ultrahigh frequency spectroscopy vok.… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • микроволновая спектроскопия — mikrobanginė spektroskopija statusas T sritis chemija apibrėžtis Centimetrinio ir milimetrinio bangų ilgio radiospektroskopija. atitikmenys: angl. microwave spectroscopy; ultra high frequency spectroscopy rus. микроволновая спектроскопия;… …   Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

  • микроволновая спектроскопия — mikrobangų spektroskopija statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. microwave spectroscopy; ultra high frequency spectroscopy vok. Höchstfrequenzspektroskopie, f; Mikrowellenspektroskopie, f rus. микроволновая спектроскопия, f; спектроскопия на …   Fizikos terminų žodynas

  • микроволновая спектроскопия — радиоспектроскопия в диапазоне СВЧ. * * * МИКРОВОЛНОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ МИКРОВОЛНОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ, радиоспектроскопия (см. РАДИОСПЕКТРОСКОПИЯ) в диапазоне СВЧ …   Энциклопедический словарь

  • МИКРОВОЛНОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ — радио спектроскопия в диапазоне СВЧ …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • МИКРОВОЛНОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ — раздел радио спектроскопии, изучающий электромагн. спектры сантиметрового и миллиметрового диапазонов длин волн (частоты w 109 1012 Гц). В этой части спектра проявляются вращат. переходы молекул, к рые наблюдают гл. обр. в газах, поэтому М. с.… …   Химическая энциклопедия

  • спектроскопия на сверхвысоких частотах — mikrobangų spektroskopija statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Centimetrinio ir milimetrinio diapazono radiospektroskopija. atitikmenys: angl. microwave spectroscopy; ultrahigh frequency spectroscopy vok.… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

Книги



Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»