Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali.
-
Upload
nicolina-santi -
Category
Documents
-
view
216 -
download
0
Transcript of Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali.
![Page 1: Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022070313/5542eb6a497959361e8d6966/html5/thumbnails/1.jpg)
Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali
![Page 2: Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022070313/5542eb6a497959361e8d6966/html5/thumbnails/2.jpg)
H2O
Notch Filter
Laser υ0 υ1
•La luce diffusa contiene (almeno) una componente a frequenza differente da quella incidente•L’intensità di tale componente risulta molto minore di quella a frequenza υ0
Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali: "La Spettroscopia Raman"
![Page 3: Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022070313/5542eb6a497959361e8d6966/html5/thumbnails/3.jpg)
sia in presenza (es. molecole diatomiche eteronucleari) che in assenza (omonucleari) di un p intrinseco
α = tensore polarizzabilità
Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali: "La Spettroscopia Raman"
![Page 4: Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022070313/5542eb6a497959361e8d6966/html5/thumbnails/4.jpg)
Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali: "La Spettroscopia Raman"
emissione di radiazione a frequenza •> υ0 ANTI-STOKES •< υ0 STOKES•= υ0 REYLEIGH
variazione di almeno una componente del tensore polarizzabilità
![Page 5: Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022070313/5542eb6a497959361e8d6966/html5/thumbnails/5.jpg)
•Approssimazione Born-Oppenheimer
Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali: "La Spettroscopia Raman"
disaccoppiamento moti elettronici e nucleari •Per fissato stato elettronico di energia Ee,
i moti nucleari avvengono in Veff = Vnn + Ee Veff (R)
RRe
![Page 6: Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022070313/5542eb6a497959361e8d6966/html5/thumbnails/6.jpg)
Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali: "La Spettroscopia Raman"
•V(R) ~ (∂2Veff ∕ ∂R2 |Re) (Q2/2)
k
υ0 =
R
Q=R-Re
![Page 7: Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022070313/5542eb6a497959361e8d6966/html5/thumbnails/7.jpg)
• interazione con radiazione elettromagnetica (approssimazione di dipolo elettrico)
• approssimazione di “armonicità elettrica” μ ~ μ(0) + (∂μ∕∂Q|0) Q + …
effetti di anarmonicità (termini di ordine superiore) in V
Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali: "La Spettroscopia Raman"
transizione tra due stati vibrazionali
<2|μ|1>
<2|μ|1>≠0 se:
υ0
I
υ
2υ0e μ
![Page 8: Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022070313/5542eb6a497959361e8d6966/html5/thumbnails/8.jpg)
Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali: "La Spettroscopia Raman"
qi
qi+1
qi+2
![Page 9: Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022070313/5542eb6a497959361e8d6966/html5/thumbnails/9.jpg)
Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali: "La Spettroscopia Raman"
transizioni di dipolo elettrico:
EXC (0,0,…1,…0)
GROUND (0,0,…0,…0)
υIR
hυIR
equazione di Schrodinger per singolo modo energia totale vibrazionale
![Page 10: Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022070313/5542eb6a497959361e8d6966/html5/thumbnails/10.jpg)
Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali: "La Spettroscopia Raman"
• stretching: variazione distanza di legame
lungo asse internucleare
• bending: variazione angolo tra due legami
simmetrico asimmetrico
rocking scissoring
wagging twisting
![Page 11: Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022070313/5542eb6a497959361e8d6966/html5/thumbnails/11.jpg)
Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali: "La Spettroscopia Raman"
• stretching
• bending
• lineare (4 modi)• apolare (p uguali ed
opposti si compensano)
![Page 12: Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022070313/5542eb6a497959361e8d6966/html5/thumbnails/12.jpg)
Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali: "La Spettroscopia Raman"
• non lineare (3 modi)• polare
![Page 13: Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022070313/5542eb6a497959361e8d6966/html5/thumbnails/13.jpg)
Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali: "La Spettroscopia Raman"
serie di livelli vibrazionali a g.s. elettronico fissato (Raman “non risonante”)
υ0 υ0
REYLEIGH
υ0 υ <υ0
STOKES
υ0 υ >υ0
ANTI STOKES
![Page 14: Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022070313/5542eb6a497959361e8d6966/html5/thumbnails/14.jpg)
Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali: "La Spettroscopia Raman"
scattering: processo a due fotoni (uno assorbito ωi ed uno diffuso ωs contemporaneamente)
10-15s (10-9÷10-12 s per fotoluminescenza, processo ad un fotone)
• emissione in seguito ad assorbimento radiazione eccitatrice
• fotoni emessi a υem < υinc
• υem indipendente da υinc
• righe Raman Anti Stokes• ωs varia con ωi,
costante ∆ω = ωi- ωsa
![Page 15: Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022070313/5542eb6a497959361e8d6966/html5/thumbnails/15.jpg)
Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali: "La Spettroscopia Raman"
• processi al primo ordine: creazione (stokes) o distruzione (anti stokes) di un fonone (processi di ordine superiore risultano meno probabili)
• meccanismo con bassa probabilità (10-5÷10-8) rispetto alla diffusione elastica (reyleigh)
• rapporto di intensità stokes/antistokes
• quanto vibrazionale del sistema• transizione modo a frequenza propria ωk
∆ω= ωk
utilizzo sorgente laser per rendere rilevabile la componente anelastica
popolazione statistica dei livelli vibrazionali
![Page 16: Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022070313/5542eb6a497959361e8d6966/html5/thumbnails/16.jpg)
Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali: "La Spettroscopia Raman"
•∂α∕∂Qi|0≠0
tensore polarizzabilità α rappresentabile tramite ellissoide
•origine = baricentro di carica della molecola
•plot
variazione di forma, dimensione o orientazione dell’ellissoide
per singolo modo Qi, consideriamo transizione tra stati vibrazionali tramite dipolo indotto μind=αε
•∆vi=∓1[∫Φfin*μindΦindτi] exp[i(ω fin-ω in) t]
Eo[∫Φfin*αΦindτi] exp[i(∆ω ∓ ωo)]t
approssimazione di α al primo ordine
raman rotazionale
α≃ α(o) + [∂α∕∂Qi|0] Qi+…
![Page 17: Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022070313/5542eb6a497959361e8d6966/html5/thumbnails/17.jpg)
Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali: "La Spettroscopia Raman"
vibrazioni non ir attive in omonucleari indagabili tramite Raman
![Page 18: Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022070313/5542eb6a497959361e8d6966/html5/thumbnails/18.jpg)
Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali: "La Spettroscopia Raman"
stretching simmetrico è l’unico modo raman attivo
mutua esclusione raman-ir in presenza di centri di simmetria
![Page 19: Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022070313/5542eb6a497959361e8d6966/html5/thumbnails/19.jpg)
Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali: "La Spettroscopia Raman"
stretching simmetrico è l’unico modo significativamente attivo
![Page 20: Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022070313/5542eb6a497959361e8d6966/html5/thumbnails/20.jpg)
Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali: "La Spettroscopia Raman"
riga eccitatrice υ0 •monocromaticità •alta intensità (1013 fotoni/s)
intensityVs
raman shifting (υ0- υsc)
modi di vibrazione dipendono da specie chimica e struttura
![Page 21: Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022070313/5542eb6a497959361e8d6966/html5/thumbnails/21.jpg)
Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali: "La Spettroscopia Raman"
• tecnica non distruttiva
• no preparazione campioni
• analisi di piccole zone (~μm)
applicazione allo studio di beni culturali
spettro raman caratteristico (uso banche dati)
sorgente laser
CCD
monocromatore
campione
![Page 22: Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022070313/5542eb6a497959361e8d6966/html5/thumbnails/22.jpg)
età romana
Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali: "La Spettroscopia Raman"
Minio (Pb3O4)
![Page 23: Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022070313/5542eb6a497959361e8d6966/html5/thumbnails/23.jpg)
Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali: "La Spettroscopia Raman"
Broken Hill, Australia
2Pb2+O·Pb4+O2
tetragonale
![Page 24: Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022070313/5542eb6a497959361e8d6966/html5/thumbnails/24.jpg)
Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali: "La Spettroscopia Raman"
seconda età del ferro Ematite (Fe2O3)
![Page 25: Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022070313/5542eb6a497959361e8d6966/html5/thumbnails/25.jpg)
Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali: "La Spettroscopia Raman"
Fe3+2O3
trigonale
Cipro, 14 secolo a.C.
![Page 26: Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022070313/5542eb6a497959361e8d6966/html5/thumbnails/26.jpg)
Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali: "La Spettroscopia Raman"
prima età del ferro carbone
![Page 27: Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022070313/5542eb6a497959361e8d6966/html5/thumbnails/27.jpg)
Approfondimento corso Tecnologie Fisiche per i Beni Culturali: "La Spettroscopia Raman"