کاربرد لیزر در اسپکتروسکوپ (طیفی بینی)

طیفی بینی عبارت است از مطالعه ی وابستگی طول موج یا فرکانس هرفرآیندی نوری که در آن ماده ی ،‌در اثر بر همکنش با تابش انرژی به دست می آورد با از دست می دهد. مزیت مطالعه ی وابستگی به طول موج آن است که اطلاعات بسیار بیشتری را می توان از طریق آن بدست آورد. چون پاسخ دقیق طیفی منحصراً با ترکیب شیمیایی نمونه تعیین می شود ، دو زمینه ی کاربردی مجزا به وجود می آید اول ، از طیف بینی می توان برای تهیه ی اطلاعات بیشتری درباره ی ساختاری مولکولی و دیگر خواص فیزیکی شیمیایی مواد خالص استفاده کرد ، چنین کاربردهایی پژوهشی اند دوم ، از ماهیت مشخص کننده ی پاسخ طیف بینی می توان برای آشکار سازی گونه های شیمیایی ویژه در نمونه هایی حاوی چند ترکیب شیمیایی استفاده کرد ،‌ چنین کاربردهایی تجزه ای اند. در سالیان اخیر ، لیزرها تاثیر چشمگیری در هر دو زمینه داشته اند.

هر چند در تجزیه ی طیف بینی ، فرآیندهای کلاسیک جذب و نثر ساده ی نور به کار می رود امروزه از تعداد بسیار زیادی بر همکنش تابشی دیگر نیز برای مقاصد طیف بینی استفاده می شود. حتی هنگام وقوع تک فرآیندی مانند جذب ، از حیطه ی وسیعی از تکنیک های لیزری می توان برای آشکارسازی آن استفاده کرد. همچنین بر حسب ناحیه ی مورد استفاده از طیف الکترومغناطیسی ،‌چند رده ی طیف بینی جذبی ذاتاً‌ متفاوت وجود دارد. برای مثال طیف های جذب مولکولی در ناحیه ی زیر قرمز اصولاً از گذارهای ارتعاشی در نمونه حاصل می شود و بنابراین اطلاعاتی درباره ی ساختار چارچوب هسته ارتئه می کنند. حال آنکه طیف های جذبی در مرئی یا فرابنفش ناشی از گذارهای الکترونی اند و بدین ترتیب با آرایش های الکترونی ارتباط دارند.

یکی از دلایل کاربرد لیزر در اسپکتروسکوپی تکنامی لیزر می باشد ؛ زیرا پهنای خط بسیار باریک که به طور کلی قابل حصول است برای تکنیک های طیف بینی با تفکیک زیاد بسیار مناسب است به علاوه واگرایی اندک باریکه ، استفاده از طول مسیرهای عبور بلند از درون نمونه را آسان می کند و بدین ترتیب در نمونه هایی که پاسخ طیفی خیلی ضعیفی دارند ، حساسیت بهبود می یابد. به طور کلی تفکیک در هر نوع روش طیف بینی ، به هر دو پهنای خط تابش و نمونه بستگی دارد پهنای خط منبع لیزر به عوامل گوناگونی وابسته است مانند تعریض طبیعی خط ، تعریض برخوردی ، تعریض دوپلری ، تعریض زمان پرواز و تعریض توانی یا سیرشدگی ،‌همین فرآیندها نیز می توانند در تعریض خصوصیات طیف بینی نمونه دخیل باشند.

به طور ایده آل ، هرگذار مسئول نسر لیزر باید در یک فرکانس کاملاً مشخص که از فاصله ی بین ترازهای انرژی مربوط تعیین می شود ، رخ دهد. با این حال ، چند فرآیند تعریض خط باعث انحرافهای آماری از فرکانس ایده آل می شوند خصوصیات این فرآیند ها برحسب ماهیت محیط فعال تغییر می کنند.