Rezgési spektroszkópiák Infravörös (IR) és Raman spektroszkópia

Átírás

1 Vizsgálati módszerek az anyagtudományban Rezgési spektroszkópiák Infravörös (IR) és Raman spektroszkópia

2 Vizsgálati módszerek az anyagtudományban IR spektroszkópia szeptember 24: előadás szeptember 27: gyakorlat Raman spektroszkópia október 1: előadás október 4: gyakorlat

3 Vizsgálati módszerek az anyagtudományban IR spektroszkópia Kovács László MTA Szilárdtestfizikai és Optikai Kutatóintézet Kristályfizikai Osztály

4

5 Elektromágneses spektrum infra alatt kisebb energia ultra túl nagyobb energia

6 Elektromágneses spektrum Infravörös tartomány Frekvencia (cm -1 ) Energia Hullámhossz (µm) Távoli (FIR) mev Közép (MIR) ev Közeli (NIR) ev cm 1 ν ( ) = E hc ν: hullámszám (cm -1 ) (m -1 ) E: energia (erg) (J) h: Planck állandó (erg s) (J s) c: fénysebesség (cm/s) (m/s) 1 ev = 1.602x10-19 J 1 cm K 30 GHz 1 ev 8065 cm -1

7 Elektromágneses spektrum Miért infravörös? Mi köze a Raman-szóráshoz? Mi köze az anyagtudományhoz? A többatomos rendszerek rezgési szintjei közötti átmenetek az infravörös energiatartományba esnek. Molekulák azonosítása anyagtudomány

8 Molekuláris rezgések kölcsönhatása fénnyel Kétatomos molekula A rezgés során dipólusmomentum változás jön létre: ν 0 sajátfrekvencia állandó µ= e r e: töltés r: atomok közti távolság a molekula a ν 0 frekvenciájú fénnyel rezonanciába kerül, abszorbeálni tudja indukált µ ind = αε α: polarizálhatóság ε: térerősség

9 Molekuláris rezgések kölcsönhatása fénnyel indukált dipólusmomentum változás µ ind = αε α: polarizálhatóság ε: térerősség ε = ε 0 cos 2πνt fényt bocsátunk az anyagra µ ind = αε 0 cos 2πνt α = α 0 + α cos 2πν 0 t µ ind = [α 0 + α cos 2πν 0 t ][ε 0 cos 2πνt] µ ind = α 0 ε 0 cos 2πνt + 1/2 α ε 0 [cos 2π (ν + ν 0 ) t + cos 2π (ν ν 0 ) t]

10 Molekuláris rezgések kölcsönhatása fénnyel µ ind = α 0 ε 0 cos 2πνt + 1/2 α ε 0 [cos 2π (ν + ν 0 ) t + cos 2π (ν ν 0 ) t] az indukált dipólmomentum tehát 3-féle frekvenciával rezeg (sugároz): ν ν ν 0 ν + ν 0 Rayleigh-szórás Raman-szórás, ún. Stokes sugárzás Raman-szórás, ún. anti-stokes sugárzás ω Ω ω + Ω

11 Molekuláris rezgések kölcsönhatása fénnyel Kiválasztási szabály egy rezgési átmenet infravörös aktív, ha a rezgés során a molekula dipólmomentuma megváltozik egy rezgési átmenet Raman-aktív, ha a rezgés során a molekula polarizálhatósága megváltozik Kétatomos molekula: azonos atomok nincs dipólmomentum változás Raman-aktív különböző atomok van dipólmomentum változás IR- és Raman-aktív

12 Kétatomos molekula harmonikus potenciál Kétatomos molekula ν 0 sajátfrekvencia Klasszikus mechanika: 2 2 r-r e =q d ϕ π m + F= -kq 2 2 d q h V=1/2 kq 2 h ν 0 = 1/2π k/m r E( n) = 2π k: erőállandó m r : redukált tömeg m r =m 1 m 2 /(m 1 +m 2 ) n = 0,1,2,... Kvantummechanika: r 1 ( E kq k m r ( n + 1 ) 2 ) ϕ = 0 = hν ( n + 1 ) 2

13 Kétatomos molekula harmonikus potenciál E( n) = hν ( n + n = 0,1,2,... 1 ) 2 Nullponti energia: 1/2hν Egyenlő távolságú energiaszintek: hν Kiválasztási szabály: n = ± 1 Átmenetek általában: n = 0 n = 1 Az infravörös abszorpció során az elnyelt foton frekvenciája az alapállapot és a gerjesztett rezgési állapot energiakülönbségének felel meg.

14 Többatomos molekula N atom esetén a molekula mozgása 3N koordinátával írható le 3N szabadsági fok van Ebből 3 a teljes molekula transzlációja, 3 annak forgása 3N-6 rezgési szabadsági fok van A kiválasztási szabályok csökkentik a megengedett átmenetek számát A molekula szimmetriája miatt több rezgés frekvenciája azonos (degeneráció) A molekula szerkezetéből csoportelméleti megfontolások segítségével (normálkoordináta analízis) kiszámítható a spektrumok néhány jellemzője: az infravörös spektrumvonalak száma a Raman-vonalak száma az egybeesések száma a két spektrumban Az átmenetek frekvenciájáról és intenzitásáról azonban semmit nem mond

15 Kétatomos molekula (OH) nyújtás N = 2 3N-6 = 0? lineáris molekulánál 3N-5

16 Háromatomos molekula (H 2 O) szimmetrikus nyújtás hajlítás aszimmetrikus nyújtás N = 3 3N-6 = 3 ν 1 ν 2 (δ) ν 3

17 Háromatomos lineáris molekula (CO 2 ) szimmetrikus nyújtás hajlítás aszimmetrikus nyújtás N = 3 3N-5 = 4 ν 1 ν 2 (δ) ν 3 2x elfajult

18 Ötatomos molekula (tetraéder) szimmetrikus nyújtás szimmetrikus hajlítás aszimmetrikus nyújtás aszimmetrikus hajlítás T d ν 1 (A 1 ) ν 2 (E) ν 3 (F 2 ) ν 4 (F 2 ) 2x elfajult 3x elfajult 3x elfajult R R R, IR R, IR N = 5 3N-6 = 9

19 Infravörös spektroszkópia (Fourier-transzformációs infravörös abszorpciós spektroszkópia) nyalábosztó FTIR spektrométer minta mozgó tükör fényforrás 1. fényforrás 2. interferométer (nyalábosztó) 3. detektor detektor kriosztát (9-300 K)

20 Fényforrás

21 Nyalábosztó

22 Detektor

23 Fourier-transzformációs infravörös (FTIR) spektroszkópia FTIR spektrométer nyalábosztó minta mozgó tükör fényforrás Michelson interferométer A mért jel a fényintenzitás a két tükör közti optikai útkülönbség függvényében I(x) A spektrum ennek a jelnek a Fourier-transzformáltja detektor kriosztát (9-300 K) I(ν)= I(x)cos(2πνx)dx

24 Fourier-transzformációs infravörös (FTIR) spektroszkópia A mért jel a fényintenzitás a két tükör közti optikai útkülönbség függvényében: I(x) A spektrum ennek a jelnek a Fourier-transzformáltja: I( ν ) = I ( x)cos(2πνx) dx De a tükör úthossz véges, a lépésköz véges, ezért M I ( ν ) = x I( m x)cos(2πνm x) M azaz 2M+1 mérési pont 2M x úthosszon Felbontás: ν min = 1 2M x Felső határ: ν max 1 = 2 x 1 cm -1 felbontáshoz 1 cm tükörelmozdulás kell 5000 cm -1 felső határhoz 1 µm lépésköz kell

25 Fourier-transzformációs infravörös (FTIR) spektroszkópia monokromatikus fény szélessávú fényforrás Az optikai úthossz mérésére egy He-Ne lézer forrású interferométert használunk Hullámszáma ~15800 cm -1, interferogramja cos függvény Az IR detektor akkor mér, ha a fényintenzitás a lézerdetektoron nulla (útkülönbség kλ/2) Az átmenő fehér fény interferogramja x = 0 nál éles, ezzel indul az adatgyűjtés

26 Fourier-transzformációs infravörös (FTIR) spektroszkópia FTIR spektroszkópia előnyei Nagyobb érzékenység és fényesség minden hullámhosszon egyszerre mér nincs monokromátor, nincs rés Pontos hullámszám nagy sebességű mintavételezés (lézernek köszönhetően) nem kell hullámszám korrekció hullámszám pontosság jobb mint 0.01 cm -1 Felbontás hosszabb tükörúthossz esetén nagyobb felbontás akár 0.01 cm -1

27 Fourier-transzformációs infravörös (FTIR) spektroszkópia Mérés menete 1. Referenciamérés (háttér) 2. Minta mérése 100 0

28 Fourier-transzformációs infravörös (FTIR) spektroszkópia Reflexiós módszer I 0 I Transzmissziós módszer minta fényforrás I 0 I detektor Lambert-Beer törvény T = I / I 0 = exp (- α d) α: abszorpciós koefficiens A = log 1 / T d α = A ln(10) / d

29 Fourier-transzformációs infravörös (FTIR) spektroszkópia Minta szilárd pasztilla pormintából vékony réteg bulk (üveg, kristály) folyadék gáz Lambert-Beer törvény T = I / I 0 = exp (- α d) α: abszorpciós koefficiens A = log 1 / T α = A ln(10) / d α = ε c ε: moláris extinkciós koefficiens c: koncentráció Kvantitatív mérés: abszorpciós maximumok nagysága Kvalitatív azonosítás: abszorpciós maximumok helye (frekvencia)

30

31 Példák OH ionok rezgése oxidkristályokban H 2 O molekula rezgése CLBO kristályban MO 4 (M=Si, Ge, Ti, ) oxigén tetraéderek rezgései szillenit kristályokban

32 Oxidkristályok Bi 12 MO 20 (M = Si, Ge, Ti, stb.), szillenitek Bi 4 M 3 O 12 (M = Si, Ge), eulitinek LiNbO 3 Li 2 B 4 O 7, LiB 3 O 5 CsLiB 6 O 10 (CLBO) ZnWO 4 YVO 4

33 Hidroxidionok oxidkristályokban Hogyan kerülnek a hidroxidionok az oxidokba? Kristálynövesztés során - alapanyagok nedvességtartalma, vagy - környező levegő nedvességtartalma következtében Utólagos hőkezelés vízgőz (H 2 O vagy D 2 O) atmoszférában Hova épülnek be a kristályrácsban? Oxigénionok helyére megfelelő töltéskompenzációval Milyen szerepet játszanak a kristályokban? Rácshibák és rácsszerkezet szondája Hologram fixálás LiNbO 3 -ban Milyen módszerrel mutatható ki a jelenlétük? Nagyfelbontású FTIR abszorpciós spektroszkópia (alacsony hőmérséklet, T = 10 K)

34 Hidroxidionok oxidkristályokban FTIR abszorpciós spektrumok analízise A rezgési potenciál anharmonicitása Felharmonikusok Izotóp helyettesítés Fononcsatolás (rezgési paraméterek T-függése) Abszorpciós sáv pozíciója Félértékszélesség Intenzitás Az OH dipól orientációja A rezgési sáv polarizációfüggése

35 Kétatomos molekula anharmonikus potenciál Morse potenciál

36 Kétatomos molekula anharmonikus potenciál U (cm -1 ) anharmonikus potenciál n=2 n=1 0 n= r(a) Morse-potenciál U ( r - r e ) = D e ( 1 - exp (- β ( r - r e ))) 2 Schrödinger egyenlet egzakt megoldása ahol G (n) = ω e ( n + ½ ) - ω e x e ( n + ½ ) 2 ω e = β (ћ D e / π c m r ) 1/2 ω e x e = ћ β 2 / 4 π c m r m r a molekula redukált tömege

37 Kétatomos molekula anharmonikus potenciál U (cm -1 ) anharmonikus potenciál Kiválasztási szabály n = ±1, ± 2, ± 3, Energia átmenetek ν n0 = G n0 = G(n) - G(0) = nω e (1 - x e (n + 1)) azaz nem egyenlő távolságúak, hanem n-től függnek n=2 n=1 0 n= r(a) n = 0 n = 1 alapátmenet (fundamental transition) n = 0 n = 2 első felharmonikus (first overtone) x e = ½ (ν 20-2 ν 10 ) / (ν 20-3 ν 10 ) ω e = 3 ν 10 - ν 20 1 ω e, x e β, D e (Morse parameters)

38 OH és OD ionok nyújtási rezgése ν ΟΗ = cm -1 ν OD = cm -1 ν = 1/2π k/m r m OH r =m O m H /(m O +m H ) m OD r =m O m D /(m O +m D ) m OD /m OH 1.374

39 OH és OD ionok nyújtási rezgése Anharmonikus potenciál modell Schrödinger egyenlet megoldása G i (n) = ρ i ω e H ( n + ½ ) - ρ i 2 ω e H x e H ( n + ½ ) 2 ρ i = (µ /µ i ) 1/2, ahol µ i az OD és OT molekulák redukált tömegei Az i hidroxilizotóp 0 1 átmenetének frekvenciája ν i10 = G i10 = G i (1) - G i (0) = ρ i ω e H - 2 ρ i 2 ω e H x e H x e H = ( 1 - R i ρ i ) / 2 ( 1 - R i ρ i 2 ) ω e H = ν 10 / ( 1-2 x e H ) 2 R i = ν 10 / ν i10

40 OH és OD ionok szillenitekben

41 Az OH rezgések anharmonicitása szillenitekben BSO x e = (ν 20 2ν 10 ) / 2(ν 20 3ν 10 ) x e = (1 Rρ) / 2 (1 Rρ 2 ) 1 2 U (cm -1 ) anharmonikus potenciál n=2 n=1 n=0 1 2 r(a) 1 2 x e ρ szabad ρ ρ * kötött *[78] W. B. Fowler et al, Phys. Rev. B 44 (1991) 2961.

42 Az OH rezgések anharmonicitása szillenitekben kristály ν OH (cm -1 ) ν OH (cm -1 ) ν OD (cm -1 ) ν OD (cm -1 ) x e ω e (cm -1 ) BSO BGO BTO * ** ** * * Az OH és OD abszorpciós sávok frekvenciái, félértékszélességei és az anharmonicitási paraméterek 9 K hőmérsékleten. Figyelembe véve a rezgési frekvenciák meghatározásának pontosságát ( 0.05 cm -1 ), x e hibája , ω e hibája 0.2 cm -1. A *-gal jelzett sávok azonos hőmérsékletfüggést mutatnak. A **-gal jelzett vonalak csak a 40 mm vastag BSO mintán detektálhatók.

43 Az OH rezgések anharmonicitása ω X korreláció ν OH /ν OD ν OH (cm -1 ) X (cm -1 ) ν OH -ν OD rezgési frekvencia oxidokban [56] [56] M. Wöhlecke and L. Kovács, Crit.Revs.Sol.St.Mater.Sci. 26(2001) ω (cm -1 ) 181 ω X adatpár oxidokban, szilárd hidrátokban, alkálihalogenidekben [56]

44 Az OH rezgések anharmonicitása ω X korreláció X (cm -1 ) E n = ω (n + 1/2) + X (n + 1/2) 2 ω = Ω k 1 Ω -3 X = k 4 Ω -2 k 3 Ω -4 Ω = k ω (cm -1 ) X(ω) = ω ω -4

45 Hidroxidionok oxidkristályokban FTIR abszorpciós spektrumok analízise A rezgési potenciál anharmonicitása Felharmonikusok Izotóp helyettesítés Fononcsatolás (rezgési paraméterek T-függése) Abszorpciós sáv pozíciója Félértékszélesség Intenzitás Az OH dipól orientációja A rezgési sáv polarizációfüggése

46 OH ionok eulitin kristályokban Bi 4 Ge 3 O 12 Bi 4 Si 3 O 12 hőmérséklet (K) hullámszám (cm -1 ) kristály ν OH (cm -1 ) ν OH (cm -1 ) ν OD (cm -1 ) ν 20 (cm -1 ) x e ω e (cm -1 ) Bi 4 Ge 3 O Bi 4 Si 3 O

47 Az OH rezgések hőmérsékletfüggése BSO Egy-fononos gyenge csatolási modell [135] ν(t)=ν 0 +δω[exp(hcω 0 /kt)-1] -1 ν(t)= ν 0 +(2δω 2 /γ)exp(hcω/kt)[exp(hcω 0 /kt)-1] -2 gyenge csatolás feltétele: δω << γ kristály ν 0 (cm -1 ) δω (cm -1 ) γ (cm -1 ) ω 0 (cm -1 ) ω IR (cm -1 ) ω R (cm -1 ) ω c (cm -1 ) BSO BGO BTO ω IR reflexiós mérés [17], ω R Raman-szórás [9], ω c számított [29] [9] S. Venugopalan and A. K. Ramdas, Phys.Rev. B5 (1972) [17] W. Wojdowski et al, phys.stat.sol. (b) 94 (1979) 649. [29] W. Wojdowski, phys.stat.sol. (b) 130 (1985) 121. [135] P. Dumas, Y. J. Chabal and G. S. Higashi, Phys. Rev. Lett. 65 (1990) 1124.

48 Az OH ionok beépülésének modellje szillenitekben Bi 3+ OH

49 Hidroxidionok oxidkristályokban FTIR abszorpciós spektrumok analízise A rezgési potenciál anharmonicitása Felharmonikusok Izotóp helyettesítés Fononcsatolás (rezgési paraméterek T-függése) Abszorpciós sáv pozíciója Félértékszélesség Intenzitás Az OH dipól orientációja A rezgési sáv polarizációfüggése

50 OH ionok YVO 4 kristályokban normált abszorbancia A x A z Θ (fok) A A 2 2 ( Θ) = log( 10 x Az cos Θ + 10 sin Θ) I4 1 /amd (D 4h 19 ) tetragonális optikailag egytengelyű

51 OH ionok LiB 3 O 5 kristályokban Pna2 1 (C 2v9 ) rombos optikailag kéttengelyű [001] [100] abszorbancia abszorbancia [010] abszorbancia Θ (fok) Θ (fok) Θ (fok) [100] [001] 30 0 [010] [001] [010] 30 0 [100] [001] [100] 30 0 [010] 330

52 OH ionok LiB 3 O 5 kristályokban Az LBO kristály vetülete a (001) síkra LBO YVO 4 [155] E. Libowitzky, Monatshefte für Chemie 130 (1999) oxigén bór LBO 3461 cm A lítium proton YVO cm A

53 OH ionok LiNbO 3 kristályokban 20 H G F E D C B A 15 absz. koeff. (cm -1 ) abszorbancia hullámszám (cm-1) A E H hullámhossz (nm) 340 A kongruens összetétel Li 0.95 Nb 1.01 O 3 H sztöhiometrikus összetétel LiNbO 3 hullámhossz (nm) (a) energia (ev) (b) E=k(50-c Li ) 1/2 + E Li 2 O mol% (50-c Li ) 1/2

54 OH ionok LiNbO 3 kristályokban R (t) = S (t) (C [Li 2 O]) S (t) = S A exp( t / τ ) τ 6 hónap

55 ln τ (óra) terület OH ionok LiNbO 3 kristályokban Az abszorpciós sáv időfüggése T = 80 0 C t = 0 t = 93 óra cm cm -1 összterület R3c abszorbancia cm cm -1 idő (óra) hullámszám (cm -1 ) ln τ (óra) idő (óra) E a=1.34 ev E a =0.9 ev O Nb Li abszorbancia hullámszám (cm -1 ) E a =1.0 ev 5 5 E a =1.04 ev /hőmérséklet (K -1 ) τ = τ 0 exp(e a /kt) E a 1.1±0.2 ev

56 Példák OH ionok rezgése oxidkristályokban H 2 O molekula rezgése CLBO kristályban MO 4 (M=Si, Ge, Ti, ) oxigén tetraéderek rezgései szillenit kristályokban

57 H 2 O molekula rezgése CsLiB 6 O 10 kristályban absorbance b absorbance b absorbance a wavenumber (cm -1 ) absorbance a wavenumber (cm -1 )

58 H 2 O molekula rezgése CsLiB 6 O 10 kristályban 3835 cm cm cm -1 szimmetrikus nyújtás hajlítás aszimmetrikus nyújtás ν 1 ν 2 (δ) ν 3

59 H 2 O molekula rezgése CsLiB 6 O 10 kristályban 1.5 absorbance wavenumber (cm -1 )

60 H 2 O molekula rezgése CsLiB 6 O 10 kristályban Frequency ranges Vibrational modes H 2 O D 2 O Part I Bend, δ 1650 cm -1 ~ 1205 cm -1 * Part II Overtone, 2δ ~ 3250 cm -1 ~ 2387 cm-1 Symmetric stretch, ν s 3413 cm cm-1 Asymmetric stretch, ν a 3581 cm cm -1 Part III Combination, stretch+libr. ~ cm -1 Combination, stretch+libr. ~ cm -1 Overtone, 3δ ~ 4855 cm -1 Combination, ν s +δ 5080 cm cm -1 Combination, ν a +δ 5213 cm cm -1 Part IV 2ν s or ν+2δ ~ 6550 cm -1 Combination, ν s +ν a 6826 cm cm-1 Overtone, 2ν a 6966 cm cm -1

61 H 2 O molekula rezgése CsLiB 6 O 10 kristályban 1.5 absorbance ν a ν s Θ (degree)

62 Példák OH ionok rezgése oxidkristályokban H 2 O molekula rezgése CLBO kristályban MO 4 (M=Si, Ge, Ti, ) oxigén tetraéderek rezgései szillenit kristályokban

63 Bi 12 MO 20 (M = Si, Ge, Ti, stb.), szillenitek I23 (T 3 ) Bi M O

64 Az MO 4 molekula normálrezgései szimmetrikus nyújtás szimmetrikus hajlítás aszimmetrikus nyújtás aszimmetrikus hajlítás T d ν 1 (A 1 ) ν 2 (E) ν 3 (F 2 ) ν 4 (F 2 ) T A E F F Bi 12 GeO R 463 R 679 R,IR 488 R,IR Bi 12 SiO R 458 R 825 R,IR 496 R,IR

65 BSO kristályok IR abszorpciós spektruma T = 9 K

66 BSO kristályok IR abszorpciós spektrumai T = 9 K abszorbancia 2 1 F 29 Si 30 Si 28 Si n= hullámszám (cm -1 ) abszorbancia Si 29 Si 30 Si F+A 2F n= hullámszám (cm -1 ) abszorbancia F+2A 2F+A n=3 3F hullámszám (cm -1 ) abszorbancia F+3A 2F+2A n=4 3F+A 4F hullámszám (cm -1 )

67 BGO és BTO kristályok IR spektrumai T = 9 K abszorbancia BGO F n= F F+A n= F n=3 2F+A F+2A F n=4 3F+A (2F+2A) (F+3A) abszorbancia F F+A n= BTO F F+2A n=1 3F 2F+A n= hullámszám (cm -1 ) hullámszám (cm -1 )

68 A rezgési módusok frekvenciái (cm -1 ) kristály BSO BGO BTO n = a F 823 ± 1 b c 839 ± ± ± 1 F d 785 [29] 715 [29] 715 [29] A n = a F + A b c ± ± 1 (F + A) d a b c F ± ± ± 1 2F d a, b, c a 28 Si, 29 Si, 30 Si izotópokat, d az F módus LO-TO felhasadását jelöli. [29] W.Wojdowski, phys.stat.sol. (b) 130 (1985) 121. A hullámszámértékek pontossága a nem jelölt esetekben < 0.5 cm -1. n = 3 n = ± 2 F + 2A F + A ± 1 3F ± 2 F + 3A ± 2 2F + 2A F + A ± 2 4F

69 A 28 Si, 29 Si, 30 Si izotópok rezgései abszorbancia 2 1 F 29 Si 30 Si 28 Si n= hullámszám (cm -1 ) abszorbancia F+A 28 Si 2F 29 Si 30 Si n= hullámszám (cm -1 ) MO 4 szabad tetraéder esetén [27] : ν ν ( i ) 3 3 = 4 m m M ( i ) M m m ( i ) M M + 4 m + 4 m O O [27] G. Herzberg: Molekula-színképek és molekula-szerkezet II. Akadémiai Kiadó, Budapest, ν 3 (F) 28 Si ν 3 (F) 29 Si ν 3 (F) 30 Si ν 3 (2F) 28 Si ν 3 (2F) 29 Si ν 3 (2F) 30 Si mért számított

70 A 28 Si, 29 Si, 30 Si izotópok rezgései abszorbancia 2 1 F 29 Si 30 Si 28 Si n= hullámszám (cm -1 ) abszorbancia F+A 28 Si 2F 29 Si 30 Si n= hullámszám (cm -1 ) Ι (2F) 28 Si Ι (2F) 29 Si Ι (2F) 30 Si Si izotópok természetes előfordulása

71 Bi 12 Si x Ge 1-x O 20 elegykristályok spektrumai Raman szórás ν 1 (A) IR abszorpció ν 3 (F) kétmódusú viselkedés e x, Si arány az Mért Si Mért Ge Rácsállandó olvadékban arány arány (Å) (mol/mol) a kristályban a kristályban (mol/mol) (mol/mol) a (BGO) ± b ± c ± d ± e (BSO) ±

72 Adalékolt szillenit kristályok M n+ MO 4 tetraéder M n+ = Al 3+, Si 4+, P 5+,S 6+ Ti 4+,V 5+, Cr 4+,5+,6+ Mn 4+,5+ Ga 3+, Ge 4+, As 5+, Se 6+

73 Adalékolt szillenit kristályok spektrumai BTO BSO kristály adalék ν A ν F ν 2F ν F+A ν 3F ν 2F+A ν F+2A BSO P BGO P BTO P BSO V BTO V BGO V 5+ ** * 1562 * BSO Mn BSO S *** BTO S BGO S 6+ ~ BSO Ge BTO Si BGO As ** 775 ** 1558 *

74 Adalékolt szillenit kristályok spektrumai

75 Adalékolt szillenit kristályok spektrumai

76 MO 4 tetraéderek rezgési frekvenciái szillenitekben P 5+ S 6+ Cr 6+ ν 3 (F) ν 1 (A) hullámszám (cm -1 ) 800 Si 4+ V 5+ Mn 5+ As Al 3+ Cr 5+ Ti 4+ Mn 4+ Cr 4+ Ga atomtömeg Ge 4+

77 Tetraéderes helyet elfoglaló adalékok szillenitekben

78 Vizsgálati módszerek az anyagtudományban IR spektroszkópia gyakorlat 2007 szeptember h MTA Szilárdtestfizikai és Optikai Kutatóintézet KFKI telephely 1121 Budapest, Konkoly-Thege M. út épület, földszint 17. BKV 90-es busz Moszkva térről 7.10, 7.30, 7.50 KFKI busz Moszkva térről 7.30 Személyi igazolvány kell!