Raman spektroszkópia műszerek

ez az útmutató felsorol néhány kulcsfontosságú dolgot, amelyet figyelembe kell vennie, ha Raman műszert tervez. Ha többet szeretne megtudni a Raman spektroszkópia alapjairól, látogasson el alkalmazásoldalunkra.

először is, a Raman műszerekhez szükséges alkatrészek a következők:

  • spektrométer
  • lézer
  • szonda (szállító és gyűjtő optika)

lásd a Raman termékcsaládot itt

az alábbiakban részletesebben ismertetjük az egyes elemek lehetőségeit.

Raman spektroszkópia Műszerezés
Raman Műszerezés

spektrométer Raman eszközökhöz

a Raman spektrumokat két tulajdonság jellemzi. A csúcsok élesek és gyakran egymáshoz közel helyezkednek el, és a jelszint nagyon alacsony. Ezért a Raman-spektroszkópia tipikus spektrométerének nagy felbontást és nagy érzékenységet kell mutatnia. A nagy felbontás általában nanométer alatti felbontást jelent, amelyet általában a spektrométer bejáratánál lévő keskeny rés alkalmazásával kapunk. A keskeny rés azonban alacsony érzékenységet is jelent, ezért mindig fontolja meg a numerikusan legnagyobb felbontású spektrométer használatát, amellyel együtt élhet, és még mindig jó spektrális eredményeket érhet el.

a spektrométer érzékenységét számos tényező befolyásolhatja. Először is az alkalmazott optikának lehetőleg inkább transzmissziósnak, mint fényvisszaverőnek kell lennie. Ennek oka az, hogy az átviteli optika (mint a lencsék és az átviteli rácsok) nagyobb áteresztőképességgel rendelkeznek, mint a fényvisszaverő társaik (tükrök és reflexiós rácsok). Ezenkívül egy magas numerikus apertúrájú spektrométer képes lesz több fényt gyűjteni a mintából, ezáltal érzékenyebb lesz, mint az alacsonyabb numerikus apertúrájú spektrométer. A nagy numerikus apertúra azonban általában nagyobb és drágább optikához vezet. Tehát, ha Raman spektrométert keres egy kézi és / vagy kompakt műszerhez, előfordulhat, hogy alacsonyabb numerikus apertúrát és ezáltal alacsonyabb érzékenységet kell elfogadnia.

mint fentebb említettük, a spektrométer résszélessége általában meglehetősen keskeny a jó felbontás elérése érdekében. A spektrométer érzékenysége azonban növelhető egy magas résnyílással (gyakran több mm-rel) és egy ugyanolyan magas pixeles detektorral (vagy egy 2D detektor tömbvel).

mivel a spektroszkópiában használt detektorok integrációs típusú detektorok, a Raman-spektrum jelszintjét hosszú távú integrálással növelheti. Nem ritka, hogy több mint 1 másodpercig integrálódik. Sajnos a detektor sötét töltése az integrációs idővel is növekszik, és a legrosszabb esetben a detektort önmagában a sötét töltéssel telítheti, így nincs dinamikus tartomány a valódi jel számára. Ennek megoldása az érzékelő chip hűtése, mivel a sötét töltés felhalmozódása arányos a hőmérséklettel. A csúcskategóriás Raman műszerekhez, az érzékelőt -60 fok C-ra lehet hűteni, míg a középkategóriás műszereket csak -10 fok C-re lehet hűteni. Ez azt jelenti, hogy a kézi eszközök integrációs ideje gyakran kevesebb, mint 1 másodperc.

További információ a kézi Raman spektrométerekről itt

lézer

a lézer legfontosabb paraméterei a lézer hullámhossza és a lézer optikai kimenete. A Raman egy vibrációs spektroszkópiai technika, és alapvetően bármilyen lézer hullámhosszat használhatunk a mintaanyag molekuláinak rezgési állapotának megváltoztatására. Számos tényező befolyásolja azonban a lézer hullámhosszának megválasztását, és valószínűleg kompromisszumokat kell tennie. Minden anyag Raleigh-szórást mutat, amely létrehoz egy alapszintet a Raman spektrumában, amely nagyobb lehet, mint a Raman jel, és ezáltal megnehezíti a Raman jel detektálását. Mivel a Rayleigh-szórás arányos az 1/ xham4-gyel, a legkisebb szórást a hosszú lézer hullámhosszának kiválasztásával kapná meg. Sajnos sok anyag fluoreszcenciát mutat hosszabb hullámhosszon, és a fluoreszcencia olyan háttérszintet is létrehoz, amely elfedheti a Raman csúcsokat. Az 1100 nm feletti hullámhossz további bonyodalma, hogy például InGaAs-ból készült speciális detektorokat kell használni, amelyek általában sokkal drágábbak, mint az 1100 nm-ig használható Szilícium detektorok.

a Raman legnépszerűbb lézer hullámhossza 785 nm, mivel ez jó kompromisszum a szórás és a fluoreszcencia között a legtöbb anyag esetében. A lézer hullámhossza 785 nm, így akár 3650 cm-1 (1100 nm) Raman eltolást is képes lefedni, és továbbra is Szilícium CCD detektort használhat. Más általánosan használt hullámhossz 532 nm, 830 nm és 1060 nm.

a lézerteljesítmény kiválasztása elsősorban a költségcéltól és a minta károsodási küszöbétől függ. Nyilvánvaló, hogy minél nagyobb a kimeneti teljesítmény, annál nagyobb a lézer költsége. Továbbá, ha az optikai teljesítmény sűrűsége a mintán túl magas lesz, károsíthatja vagy megváltoztathatja a mintát, ami nem kívánatos. Például, ha például emberi bőrön mér, akkor nem akarja megégetni a beteget.

szonda

a szonda feladata a lézer fényének irányítása és a mintára való fókuszálás (ez a szállítási optika), valamint a Raman jel összegyűjtése a mintából, és a spektrométerhez (ez a gyűjtő optika). A gyűjtőoptikában el kell helyeznie egy élszűrőt, amely megakadályozza a lézer hullámhosszának bejutását a spektrométerbe.

a szonda többmódú szálakon vagy szabad tér optikai komponenseken alapulhat.

a szabad téroptika előnye, hogy ez a legalacsonyabb veszteség opció. A jó AR bevonatú lencsék gyakran a fény akár 99% – át is továbbíthatják, ami azt jelenti, hogy értékes Raman fotonjainak csak néhány százalékát veszíti el a szonda optikájában. Másrészt a szabad tér optika a különböző elemek és a spektrométer nagyon pontos összehangolását igényli. Is, ha magas rést használ a spektrométerében, akkor extra optikát szeretne beépíteni, hogy a mintán lévő kör alakú lézerfoltról a spektrométer bejáratánál lévő vonalra konvertáljon.

a száloptika használatának fő előnye, hogy ellazítja a pontos igazítás szükségességét. Ha magas rést használ, akkor akár szálköteg-kábelt is használhat, ahol a szálak körbe vannak rendezve a minta felé, és egy vonal mentén, amely megfelel a rés méretének a spektrométer felé. A száloptika azonban a fő hátránya, hogy veszteséges. A Raman jelének akár 50% – át is elveszítheti, ha átmegy a szál(OK) on.

További információ a kézi Raman spektrométerekről itt

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.