激光诱导等离子体增强受激拉曼散射研究

Enhanced Raman scattering by laser-induced breakdown. This methods has superiority of high sensitivity, low concentration, real-time measurement and so on. In weak Raman enhancement, trace analysis and detection research has important theoretical significance and application value. This project use the theoretical foundation of non-linear optics and molecular spectroscopy, Based on transient spectrum measurements, the method of combining theory and experiment. We include the following studies:.1、The Raman scattering of Liquid,under the create generation of plasma condition, the relations of Raman threshold and ionization energy, study the physical process of laser-induced plasma..2、We find the best way to enhance Raman spectrum by change the wavelength of laser, pulse width, type of cell(quartz cell, quartz fiber and Toflon fiber), Use the density functional theory and Gaussian function etc. Theoretically calculate and analyses Raman amplification, study the mechanism of plasma enhance SRS..This study will perfect the physical mechanism of plasma enhance stimulate Raman scattering,enrish the physical process of plasma effect by strong laser, filaments effect, polymer by hydrated electron, to provide reference and reference of liquid trace molecular detection and chemical reaction kinetics。

激光诱导等离子体增强拉曼散射,具有高灵敏度、低浓度和实时测量的优势。 在弱拉曼模式增强、痕量分析和污水检测等研究中有重要的理论意义和应用价值。本申请以非线性光学和分子光谱学为理论基础，以瞬态光谱为测量手段，理论与实验结合的方法，开展以下研究:.1.研究等离子体作用下液体拉曼阈值与物质电离能之间关系，揭示激光诱导等离子体产生的物理过程.2.通过改变激发光参数(波长、脉宽和重复频率等)和样品池种类(石英样品池、空芯石英光纤和Toflon光纤等)，寻找最佳拉曼增强途径。利用密度泛函和高斯函数分析等离子体增强拉曼散射效应，阐明等离子体增强受激拉曼散射的物理机理..本项目将完善等离子体增强受激拉曼散射的物理机制，丰富强激光作用下等离子体效应、细丝效应、水合电子聚合物等产生的物理过程，为亟待解决的液体中痕量分子检测和化学反应动力学提供参考。

受激拉曼散射（SRS）是光子与分子相互作用的重要非线性光学现象。在实现激光器、物质结构分析、痕量分析等领域都有重要的应用。SRS 研究一直是国内外研究的前沿课题。拉曼光谱具有水的干扰少、拉曼光谱分辨率高等特点，已被广泛的应用于分子的鉴定、分子结构的研究、有机和无机分析化学、生物化学、石油化工、高分子化学、催化和环境科学等各个领域。 .本项目首先利用动高压脉冲激光诱导等离子体，获得水中强氢键和弱氢键的前向拉曼散射增强光谱；得到的拉曼光谱呈现出对应于强OH和OH振动模式的弱H键的双峰，分别在液态水体内和表面液态水上，获得的SRS中和由冲击波引起的动态高压场中，通过两个特征拉曼峰，表明局部水域中冰状和石英状两种结构是共存的。逐步对液态水和重水开展了SRS研究，表明冰VII和冰VIII结构分别由前向和后向激波诱导压缩（SIC）形成，分别在正向和反向成功地获得冰VII和冰VIII结构特征的NaOH水溶液的SRS光谱。进而在正向SRS谱中观察到冰状四面体氢键结构峰以及与OH / OD基团和水合电子簇中过量电子之间的相互作用相关的峰，获得H2O和D2O中氢键结构的差异。实验还发现H2O2能够降低液态水的激光击穿阈值造成强的动态高压，在混合溶液的SRS光谱和静态高压光谱中发现了混合溶液中的高压冰相，直接证明ice-VII结构的存在，这是动态高压和伴生的强电场的共同作用结果。用强脉冲激光聚焦在乙醇-水二元样品溶液获得SRS，表明乙醇聚集体中自缔合破坏氢键网格结构，水中的氢键网络通过乙醇分子而得到增强，表明稀乙醇溶液中的有序冰状结构增强，这是在疏水水和研究中所期待的结果。.我们还展开了量子点（Si QDs）对液态水结构和其结冰点特点的研究，相同的激光能量下，Si QDs 水溶液的SRS 强度要比纯水的SRS 强度高一个数量级，表明Si QDs 增强水的SRS，且Si QDs水溶液的结冰点高于纯水的结冰点，激子效应引起的电场使三阶非线性拉曼磁化率增加，硅量子点产生电场，且与水分子形成氢键，这点可为特定环境中水分子与量子点之间的相互作用开辟研究道路。