Raman Spektroskopie

Man unterscheidet Rayleigh-Streuung (keine Veränderung der Anregungswellenlänge), von Stokes- und Anti-Stokes-Strahlung. Rayleigh-Streuung entsteht, wenn zwischen einfallendem Photon und einem Elektron ein elastischer Stoß stattfindet, das Elektron durch Energieabsorption auf ein kurzlebiges höheres Energieniveau angehoben wird und letztlich unter Abgabe der gleichen Energie, wieder auf sein Grundniveau abfällt. Regt das Photon dabei jedoch eine Schwingung, Vibration oder Rotation an, so geht ein Teil der Energie an das Atom / Molekül über. Es verbleibt also zunächst auf einem energetisch höheren Zustand, was zur Folge hat, dass nur ein Teil der eingestrahlten Energie wieder abgegeben wird. Dies bezeichnet man als Stokes-Streuung. Die Wellenlänge dieser Streuung gibt man üblicherweise als Differenz zur Wellenlänge der Anregungsstrahlung in Wellenzahlen (cm-1) an. Wenn eine bereits vorherrschende Schwingung seine Energie auf die einfallenden Photonen abgibt, fallen beteiligte Elektronen wieder auf das Grundniveau zurück. In diesem Fall spricht man von Anti-Stokes-Streuung, deren Wellenzahl sich aus den beteiligten Energieniveaus in Summe zu der Anregungswellenlänge ergibt. Stokes und Anti-Stokes sind im Wellenzahlspektrum achsensymmetrisch zur Rayleighwellenlänge (entspricht 0 cm-1) angeordnet und sind spezifisch für die vorliegende Form an chemischen Bindungen. Es lassen sich anhand eines Raman-Spektrums also Molekülbindungen identifizieren.

266 nm CW Laser sind eine gern angewandte Lichtquelle für UV Raman-Spektroskopie. Da Ramanstreuung immer in Relation zur Anregungswellenlänge steht, ergibt sich hier ein großer Vorteil: Bei vielen Raman-Untersuchungen tritt Fluoreszenz auf, die das Raman-Signal überlagert. Dies passiert zumeist, wenn Raman mit Lasern im sichtbaren Spektralbereich angeregt wird, da Fluoreszenz-Signale meist auch sichtbar sind. Wenn allerdings mit einem UV Laser angeregt wird, verbleibt die Fluoreszenz im Sichtbaren und die Ramanstreuung bewegt sich relativ zur Anregungsstrahlung in den UV-Bereich. Fluoreszenz- und Raman-Signale sind also mittels UV Laser separierbar und erleichtern die Analytik damit ausgesprochen.