Techniklexikon

Hochfrequenzspektroskopie

HF-Spektroskopie, ein Teilgebiet der Spektroskopie, bei dem die Frequenzen der beobachteten Quantenübergänge im Hochfrequenzgebiet liegen. Oftmals wird zur Hochfrequenzspektroskopie auch die Untersuchung von Quantenübergängen des Niederfrequenz- und Mikrowellenbereichs mit einbezogen. Damit umfasst die Hochfrequenzspektroskopie ein Frequenzgebiet, das sich von etwa 10³ Hz bis zu Frequenzen der Grössenordnung 10¹² Hz, d.h. bis zum Infrarot, erstreckt. Die Hochfrequenzspektroskopie des cm- und mm-Wellenlängenbereichs bezeichnet man oft als Mikrowellenspektroskopie. Die Hochfrequenzspektroskopie weist gegenüber der optischen Spektroskopie eine Reihe von Besonderheiten auf. Bei den wesentlich niedrigeren Frequenzen und damit geringeren Quantenenergien hn der Strahlung können sehr eng benachbarte Energieniveaus ausgemessen werden, die im optischen Gebiet nicht oder nur indirekt nachweisbar sind. Weiterhin hat die Hochfrequenzspektroskopie extrem monochromatische Strahlungsquellen (HF- und Mikrowellengeneratoren) zur Verfügung, sehr genaue Frequenzmessungen sind möglich. Die Übergangsfrequenzen und damit die Energieaufspaltungen können mit wesentlich grösserer Präzision bestimmt werden als im optischen oder Infrarotgebiet.

Die Methoden der Hochfrequenzspektroskopie liefern eine Vielzahl von Informationen über die Struktur von Atomen, Molekülen und Festkörpern, über dynamische Prozesse in Gasen, Flüssigkeiten und Kristallen, über elektrische und magnetische Momente von Atomen, Molekülen, Atomkernen, Elektronen sowie Wechselwirkungen zwischen diesen u.a.m. Methoden der Hochfrequenzspektroskopie sind die Atomstrahl-Resonanzmethode, die Mikrowellen-Gasspektroskopie, die NMR-Spektroskopie, die Kernquadrupolresonanz, die Elektronenspinresonanz, die ferromagnetische Resonanz, die antiferromagnetische Resonanz und die Zyklotronresonanz. Oftmals werden in der Hochfrequenzspektroskopie auch Doppelresonanzverfahren angewendet, bei denen gleichzeitig zwei Übergänge verschiedener Frequenz angeregt werden.