Hochfrequenzspektroskopie

Hoch|fre|quenz|spek|t|ro|s|ko|pie; Abk.: HF-Spektroskopie: im weitesten Sinn Bez. für alle Methoden der Spektroskopie im Frequenzbereich 10⁶–10¹³ Hz, z. B. NMR-, NQR-, EPR-Spektroskopie u. Mikrowellenspektroskopie (H. im engeren Sinne).

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Hochfrequenzspektroskopie,

 

Teilgebiet der Spektroskopie, bei dem durch Einstrahlung hochfrequenter elektromagnetischer Wellen (Frequenzen zwischen etwa 10³ und 10¹² Hz, entsprechend Wellenlängen zwischen etwa 300 km und 0,3 mm) Quantenübergänge zwischen verschiedenen Elektronen- oder Kernzuständen induziert werden. Mit den Techniken der Hochfrequenzspektroskopie können eng benachbarte Niveaus (Hyperfeinstrukturaufspaltung oder Zeeman-Zustände in Atomen und Rotationsniveaus in Molekülen) untersucht werden, die mit optischen Methoden häufig nur indirekt, d. h. als Differenz zweier Übergänge zu einem dritten Niveau mit relativ großem Energieabstand bei sehr viel höherer Energie im optischen Bereich (Frequenzen 10¹⁴—10¹⁵ Hz), nachweisbar und in vielen Fällen gar nicht auflösbar sind. Die Hochfrequenzspektroskopie liefert aufgrund ihrer hohen Messgenauigkeit präzise Angaben über den Aufbau von Atomen, Molekülen sowie Festkörpern und erlaubt Präzisionsbestimmungen von elektrischen und magnetischen Kernmomenten sowie die Untersuchung von dynamischen Prozessen.

 

Eingeteilt wird die Hochfrequenzspektroskopie (u. a. wegen der verschiedenen Erzeugungs- und Nachweisverfahren) in die Radiofrequenzspektroskopie (Frequenzen f < 3 MHz, Wellenlängen λ > 100 m ) und die Mikrowellenspektroskopie (f zwischen 1 GHz und 300 GHz, entsprechend λ zwischen 30 cm und 1 mm); mitunter wird der Bereich oberhalb von 300 GHz auch als Submillimeterspektroskopie bezeichnet.

 

Spezielle Methoden der Hochfrequenzspektroskopie sind u. a. die Atom- und Molekülstrahlresonanz (Atomstrahlresonanzmethode), die Elektronenspinresonanz (Elektronenspinresonanzspektroskopie), die Kernspinresonanz (NMR-Spektroskopie) und Kernquadrupolresonanz (NQR-Spektroskopie) sowie die Zyklotronresonanz. Wachsende Bedeutung haben auch Doppelresonanzverfahren, bei denen gleichzeitig zwei verschiedene Frequenzen eingestrahlt werden.