Grundlagen
Intensitäten
Raman-Streuintensitäten
Stokes- und anti-Stokes-Raman-Spektren
Raman-Banden lassen sich symmetrisch, aber mit deutlich unterschiedlichen Intensitäten, um die Wellenzahlen einer monochromatischen Lichtquelle, wie z. B. eines Lasers, beobachten. Die Banden, die zu größeren Wellenzahlen verschoben sind (blau verschoben), werden als Anti-Stokes-Raman-Banden bezeichnet. Die Banden, die zu kleineren Wellenzahlen verschoben sind (rot verschoben), werden als Stokes-Raman-Banden bezeichnet. Üblicherweise sind die Stokes-Raman-Banden deutlich intensiver und werden deshalb für qualitative und/oder quantitative Auswertungen verwendet. Das Intensitätsverhältnis einer Stokes/Anti-Stokes-Raman-Bande wird durch die Boltzmann-Verteilung bestimmt und kann zur Temperaturbestimmung verwendet werden.
Vergleich der Intensitäten von Raman-Streuung, Rayleigh-Streuung und Fluoreszenz
Die klassische Raman-Streuung (unelastisch gestreutes Licht) ist ein sehr schwacher Effekt. Im Vergleich zur Rayleigh-Streuung (elastisch gestreutes Licht), zur Fluoreszenz und z. T. zur thermischen Emission weist die Raman-Streuung um mehrere Größenordnungen geringere Intensitäten auf. Sie kann deshalb leicht durch Fluoreszenz oder durch eine thermische Emission verdeckt werden, was die Messung des Raman-Streulichts schwierig bis unmöglich macht. Für die Messung sind deshalb sehr empfindliche Detektoren und ein sorgfältig konstruierter Messaufbau erforderlich. Durch die resonante Raman-Streuung (RR) oder der oberflächen verstärkten Raman-Streuung (SERS) können die Raman-Intensitäten deutlich und bis zu mehreren Größenordnungen verstärkt werden.
Einflussgrößen auf die Raman-Streuintensitäten
Die klassische Raman-Streuung setzt voraus, dass die Wellenlänge des zur Anregung der Raman-Streuung verwendeten Lichts deutlich verschieden ist von der einer elektronischen oder einer Schwingungsabsorption der Probe. Die Intensität der Raman-Streuung wird im wesentlichen bestimmt durch die:
- Intensität der Lichtquelle (direkt proportional)
- Wellenlänge der Lichtquelle (l-4-Abhängigkeit)
- Konzentration der Probe oder Anzahl der Moleküle (direkt proportional)
- Streueigenschaften der Probe (probenspezifisch)
