सुसंगत एंटी-स्टोक्स प्रकाश प्रकीर्णन (CARS)। वायुमंडलीय दबाव (और उच्च दबाव) पर आणविक नाइट्रोजन पर सुसंगत एंटी-स्टोक्स लाइट स्कैटरिंग (CARS) को मापने के लिए एक प्रायोगिक सेटअप प्रयोगशाला में बनाया गया था। मात्रात्मक और गुणात्मक गैस विश्लेषण और गैस थर्मोमेट्री के लिए CARS और संबंधित गैर-रैखिक ऑप्टिकल विधियों का उपयोग करने की संभावना प्रकाश के रमन प्रकीर्णन की घटना को रेखांकित करती है।

CARS (Coherent Anti-Stokes Raman Scattering)

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सुसंगत एंटी-स्टोक्स प्रकाश प्रकीर्णन (CARS)

CARS विधि एक चुने हुए रमन-सक्रिय आणविक कंपन के सूक्ष्म उत्तेजना और चरणबद्धता पर आधारित है, जिसमें आवृत्ति 1 और 2 के साथ दो लेजर तरंगों का उपयोग किया जाता है, जैसे कि 1 – 2 = (चरणबद्धता अतिव्यापी किरणों के क्षेत्र में होती है 1 और 2 इस तरह से उत्साहित और चरणबद्ध आणविक कंपन स्टोक्स या एंटी-स्टोक्स क्षेत्र में आवृत्ति के साथ एक जांच बीम को प्रभावी ढंग से बिखरा सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप एसी, सी = (1 – 2) पर तीन-तरंग मिश्रण प्रक्रिया होती है; पंप तरंगों में से एक का उपयोग करना अक्सर सुविधाजनक होता है। स्पेक्ट्रोस्कोपिक जानकारी एक या दोनों की आवृत्ति ट्यूनिंग में पंप संकेतों के बीच अंतर पर प्राप्त सिग्नल के आयाम (चरण, ध्रुवीकरण) की निर्भरता का विश्लेषण करके निकाली जाती है (1 और 2).

प्रयोगशाला में सुसंगत पता लगाने की तकनीकों को एक सतत लेजर परिसर के आधार पर कार्यान्वित किया जाता है। लेजर कॉम्प्लेक्स 100 एनएस से 30 एमएस के बीच नियंत्रित देरी के साथ वर्णक्रमीय रेंज 192-2750 nm में 3–5 एनएस की अवधि के साथ तीन दालों को प्राप्त करना संभव बनाता है। तीन दालों की श्रृंखला की पुनरावृत्ति आवृत्ति 1 से 10 हर्ट्ज तक भिन्न हो सकती है।

दालों की वर्णक्रमीय चौड़ाई 7 सेमी 1 से कम है। बीम का विचलन 2 mrad से कम है, और बाहर निकलने पर बीम का व्यास 4–7 मिमी है। पूरे ट्यूनिंग रेंज में पैरामीट्रिक जनरेटर के बाद पल्स में ऊर्जा कम से कम 1 mJ है। पैरामीट्रिक ऑसिलेटर द्वारा अधिकतम ऊर्जा उत्पादन 425 एनएम के तरंग दैर्ध्य पर लगभग 50 mJ है।

सुसंगत एंटी-स्टोक्स प्रकाश प्रकीर्णन (CARS)

Surelite EX कॉन्टिनम मास्टर क्वांटम ऑसिलेटर्स क्यू-स्विच्ड मोड में काम करने वाले NdYAG लेज़रों पर आधारित हैं, जिसमें एकल अनुदैर्ध्य मोड उत्पन्न करने की क्षमता है। प्रत्येक मास्टर लेजर की पल्स एनर्जी 720 mJ है, और रेडिएशन वेवलेंथ 1064 nm है। सिंगल-मोड मोड में, स्पेक्ट्रल पल्स चौड़ाई 0.005 सेमी1 से अधिक नहीं होती है। प्रत्येक मास्टर क्वांटम जनरेटर 1 से 10 हर्ट्ज की पल्स जनरेशन फ्रीक्वेंसी के साथ काम कर सकता है और सिंगल पल्स भी दे सकता है।

विकिरण को 532 nm के दूसरे हार्मोनिक में परिवर्तित करने के लिए, एक गैर-रैखिक बीबीओ क्रिस्टल का उपयोग किया जाता है। आवृत्ति को दोगुना करने के बाद, तीसरा हार्मोनिक उत्पन्न होता है, जिसके लिए एक गैर-रैखिक बीबीओ क्रिस्टल का भी उपयोग किया जाता है। तीसरे हार्मोनिक में रूपांतरण से पहले दूसरे हार्मोनिक (532 nm) के लिए स्पंद ऊर्जा 300 एमजे है।

तीसरी हार्मोनिक स्पंद ऊर्जा (355 nm) लगभग 190 एमजे है। 193 nmसे 2750 nm की सीमा में प्रकाश का पैरामीट्रिक उत्पादन क्षितिज-द्वितीय सातत्यक ब्लॉक के अंदर किया जाता है।

पता लगाए गए विकिरण का पृथक्करण एक एमडीआर-23 मोनोक्रोमेटर का उपयोग करके विनिमेय विवर्तन झंझरी (300 gratings/मिमी, 600 gratings/मिमी, और 1200 gratings/मिमी), साथ ही हस्तक्षेप फिल्टर का एक सेट के साथ किया जाता है। Hamamatsu H9305-03 PMT और Rohde & Schwarz oscilloscopes का उपयोग विकिरण का पता लगाने और कैनेटीक्स मापन के लिए किया जाता है।

सुसंगत एंटी-स्टोक्स प्रकाश प्रकीर्णन (CARS)

जब पंप और जांच बीम के रूप में उपयोग किया जाता है, तो पंप और जांच बीम के रूप में उपयोग किए जाने पर 0.001 सेमी 1 से अधिक वर्णक्रमीय संकल्प प्राप्त करने के लिए अत्यधिक स्थिर लेजर स्रोतों के विकिरण को आसानी से ट्यून किया जा सकता है। इस तकनीक का उपयोग स्थिर प्रक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए किया जाता है जिसमें विशेषता अवधि राज्य परिवर्तन पूरे माप समय से काफी लंबा है।

तेजी से बदलती प्रक्रियाओं के लिए, बीम में से एक ब्रॉडबैंड लेजर का विकिरण है, जिसका उत्सर्जन स्पेक्ट्रम सीएआरएस सिग्नल के पूरे स्पेक्ट्रम को कवर करता है। अध्ययन के तहत क्षेत्र के आयाम कुछ माइक्रोमीटर से लेकर मिलीमीटर तक भिन्न होते हैं; यह फ़ोकसिंग सिस्टम और उपयोग किए गए स्रोतों की शक्ति द्वारा निर्धारित किया जाता है।
थर्मोमेट्रिक माप के लिए, तापमान और दबाव पर क्यू शाखा समोच्च की पूर्व निर्धारित प्रयोगात्मक निर्भरता के साथ नाइट्रोजन अणु के कंपन संक्रमण की क्यू शाखा के मापा सीएआरएस स्पेक्ट्रा की तुलना के आधार पर एक तकनीक का उपयोग किया जाता है (माप अन्य के लिए समान रूप से किया जाता है) अणु)। तापमान और दबाव की मापी गई सीमा दस डिग्री केल्विन से दो, तीन और कई हजार और कई तोर से लेकर दसियों वायुमंडल तक भिन्न होती है।

CARS तकनीक के लाभ इस प्रकार हैं:

1. उच्च स्थानिक संकल्प;
2. उच्च तीव्रता का एक संकीर्ण रूप से केंद्रित संकेत;
3. लघु माप समय;
4. उच्च वर्णक्रमीय संकल्प;

फिलहाल, हमारे पास नैरोबैंड सोर्स वाली CARS तकनीक है, जिसे वाइडबैंड में अपग्रेड किया जा सकता है। इस तकनीक का उपयोग तापमान और वेग को मापने के लिए किया जा सकता है।

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