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Literatur: Physikalische Chemie, Atkins, Oxford, 2010 Gerthsen Physik, Vogel, Springer, 1999 - PowerPoint PPT Presentation


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Physikalische Chemie für Fortgeschrittene - Laser in der Chemie - (SS 2013) PD Dr. Knut Asmis [email protected] Literatur: Physikalische Chemie, Atkins, Oxford, 2010 Gerthsen Physik, Vogel, Springer, 1999 Lasers in Chemistry, Ed. Lackner, Wiley -VCH 2008

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Presentation Transcript
Physikalische Chemie für Fortgeschrittene- Laser in der Chemie -(SS 2013)PD Dr. Knut [email protected]

Literatur:

Physikalische Chemie, Atkins, Oxford, 2010

Gerthsen Physik, Vogel, Springer, 1999

Lasers in Chemistry, Ed. Lackner, Wiley-VCH 2008

Biophysical Chemistry, Alan Cooper, RSC Publishing 2011


Zusammenfassung 21 5 2013
Zusammenfassung 21.5.2013

  • Laser (Fortsetzung)

  • - Einstein-Koeffizienten

  • Kohärenz

  • Laserspektroskopie

  • - Definition

  • Elektromagnetisches Spektrum

  • Molekulare Antennen

  • Absorptionsspektroskopie

  • Lambert-Beersches Gesetz


Bersicht 28 5 2013
Übersicht 28.5.2013

  • Absorptionsspektroskopie (Fortsetzung)

  • Detektionslimit (klassicher Aufbau)

  • Diodenlaser-Absorptionsspektroskopie (TDLAS)

  • Beispiele TDLAS

  • Cavity Ring-Down Spektroskopie (CRDS)

  • Wirkungsspektroskopie

  • Verhalten elektronisch-angeregter Zustände

  • radiative und nicht-radiative Prozesse

  • Laserindzuzierte Fluoreszenz (LIF)

  • Beispiele LIF


Direkte absorptionsmessung
Direkte Absorptionsmessung

Detektionslimit: Emin ≥ 10-3

a) Lichtquelle: UV/VIS Lampe, Globar (IR)

b) Laser (z.B. Farbstofflaser)

http://www.uni-bielefeld.de/chemie/lehre/basispc/media/Spektrometer/

http://www.techniklexikon.net/d/absorptionsspektroskopie/absorptionsspektroskopie.htm


Tunable diode laser absorption spectroscopy tdlas
Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy (TDLAS)

Detektionslimit: Emin ≥ 10-5

J. Hodgkinson, R.P. Tatam, Meas. Sci. Technol. 24 012004(2013).


Tunable diode laser absorption spectroscopy tdlas1
Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy (TDLAS)

typischer TDLAS –Aufbau zur kontaktlosen Verbrennungsdiagnostik

(http://www.metrolaserinc.com/tdlas.htm)


Tunable diode laser absorption spectroscopy tdlas2
Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy (TDLAS)

Detektionsgrenzen für atmosphärische Spezies

(Lasers in Chemistry, S.257)


Wavelength modulation spectroscopy
Wavelength Modulation Spectroscopy




Cavity ring down spektroskopie crds
Cavity Ring-Down Spektroskopie (CRDS)

Die Abbildung zeigt einen experimentellen Aufbau zur Implementierung der CRDS, um Konzentrationen von Radikalen (hier: HCO) in Gegenstrom-Diffusionsflammen zu bestimmen.

http://rag.web.psi.ch/htdz/SFB_CRDS/CRD.htm


First crds absorption experiment
First CRDS absorption experiment

Rotationsaufgelöster

spin-verbotener Übergang

im molekularen Sauerstoff in

Luft!

Rev. Sci. Instrum. 59, 2544 (1988)


Verhalten elektronisch angeregter zust nde
Verhalten elektronisch-angeregter Zustände

  • radiative und nicht-radiative Prozesse

  • Absorption (Information über S1)

  • Fluoreszenz (Information über S0)

  • rot-verschobene Fluoreszenz

aus Atkins


Verhalten elektronisch angeregter zust nde1
Verhalten elektronisch-angeregter Zustände

Jablonski-Diagramm für Naphthalin

  • Fluoreszenz (~ns) vs. Phosporeszenz (>ms) Lebensdauer (Spin-Verbot, Spin-Bahn-Kopplung)

  • isoenergetischeProzese: interne Konversion (~ns-~ms) und Spinumkehr (ISC)

  • nicht isoenergetische Prozesse: Quenching

aus Atkins


Frank condon prinzip
Frank-Condon Prinzip

Edward Condon

1902-1974

amerikanischer Physiker

James Franck

1882-1964

deutsch-amerikanischer Physiker

Nobelpreis für Physik 1925 (Franck-Hertz Versuch)

Quelle: http://de.wikipedia.org


Verbrennungsgdiagnostik i
Verbrennungsgdiagnostik I

Photoelektronenvervielfacher

CCD Sensor (charge-coupleddevice)

unverbranntes

CH4+Luft (schwarz)

C. Schulz in Z. Phys. Chem. 219 (2005) 509-54.



Lif thermometer no
LIF-Thermometer (NO)

NO (T ~ 300 K)

NO (T ~ 2000 K)

http://www.princeton.edu/cefrc/Files/2011%20Lecture%20Notes/Alden/Lecture-5-LIF.pdf


Lif thermometer metallatome
LIF-Thermometer (Metallatome)

http://www.princeton.edu/cefrc/Files/2011%20Lecture%20Notes/Alden/Lecture-5-LIF.pdf


Lif thermometer metallatome1
LIF-Thermometer (Metallatome)

http://www.princeton.edu/cefrc/Files/2011%20Lecture%20Notes/Alden/Lecture-5-LIF.pdf


Lif molekulare reaktionsdynamik
LIF: Molekulare Reaktionsdynamik

LIF einzelner Fluorescein Moleküle in Lösung

an einem Gitter gestreute LIF von I2 Dampf


Lif molekulare reaktionsdynamik1
LIF: Molekulare Reaktionsdynamik

Ba + HX  BaX + H

interne Energieverteilung der Reaktionsprodukte



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