ラマン分光法

ラマン分光法とは

ラマン分光法は、物質に対して特定の振動数を持つ単色光を照射し、散乱される光を分析することで、物質のエネルギー準位を求める手法です。この方法では、ラマン散乱と呼ばれる現象が関与します。この散乱により、ストークス線（ν_s）や反ストークス線（ν_a）といった特定のラマン線が生成されます。

特徴と用途

ラマン分光法は、赤外分光法では測定が難しい水溶液のスペクトルを容易に取得できるという大きな利点があります。微量の試料で分析が可能なため、水溶液の定性・定量分析に非常に適しています。また、結晶の格子振動や分子振動など、固体の物性研究にも広く利用されています。

共鳴ラマン分光法

この手法には共鳴ラマン分光法という特別なバリエーションも存在します。これは、ラマン散乱を引き起こす過程で中間エネルギー状態が仮想状態となりますが、これが分子の実際のエネルギー準位と一致する場合に非常に強い散乱が生じる現象です。

ラマン分光光度計の構成

ラマン分光法を実施する際には、ラマン分光光度計が使用されます。この装置は、光源、試料照射部、分光器、散乱光検出器といった主要な構成要素から成り立っています。

光源

ラマン散乱の特性上、散乱光は非常に弱いため、その検出にはレーザーが用いられます。レーザーは高いエネルギー対照を持ち、安定した光源を提供します。

分光器

ラマン散乱光は通常、強い迷光を伴うため、分光器には特に優れた迷光抑制能力が求められます。ダブルモノクロメーターが好まれるのはそのためで、より明瞭なスペクトル解析が可能になります。

検出器

散乱光は非常に微弱なため、特別な技術が必要です。このため、光電子増倍管やCCD検出器といった高感度な検出器が使用されます。

ラマン分光法と赤外分光法の比較

ラマン分光法は紫外線や可視光の散乱を用いる一方で、赤外分光法は赤外線の吸収を利用します。これら二つの手法は異なる原理に基づいていますが、いずれも分子の振動エネルギーを調べる点では共通しています。興味深い点は、ラマン分光法で強くピークが現れる分子の振動が、赤外分光法では弱いピークとして現れる傾向があることです。逆に、ラマン分光法で弱いピークになる振動は赤外分光法で強いピークとなることがあります。このように、両手法は互いに補完的な関係にあると言えます。

参考文献

• - 『物理学辞典』 培風館、1984年

外部リンク

• - ラマン分光でわかること
• - ラマン散乱の古典論と量子論
• - ラマンのすべて
• - ラマン分光法とは
• - ラマンアプリケーション

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