Raman Spektroskopi Instrumentering

denne guiden viser noen av de viktigste tingene du bør vurdere hvis du skal designe Et Raman Instrument. Hvis Du vil lære mer om grunnleggende Raman Spektroskopi, kan du besøke vår applikasjonsside.

først av alt, delene du trenger For Raman instrumentering er:

  • et spektrometer
  • en laser
  • en sonde (levering og samling optikk)

Se Vår Raman Produktlinje her

i det følgende vil vi beskrive alternativer for hvert element mer detaljert.

Raman Spektroskopi Instrumentering
Raman Instrumentering

Spektrometer For Raman Instrumenter

Raman spektra er preget av to egenskaper. Toppene er skarpe og ofte tett avstand og signalnivået er svært lavt. Av denne grunn bør et typisk spektrometer For Raman-spektroskopi vise høy oppløsning og høy følsomhet. Høy oppløsning betyr vanligvis sub-nanometer oppløsning og oppnås normalt ved å bruke en smal spalte ved inngangen til spektrometeret. En smal spalte betyr imidlertid også lav følsomhet, så du bør alltid vurdere å bruke et spektrometer med den numerisk høyeste oppløsningen du kan leve med og fortsatt få gode spektrale resultater.

spektrometerets følsomhet kan påvirkes av flere faktorer. Først av alt bør optikken som brukes helst være transmissiv snarere enn reflekterende. Årsaken er at overføringsoptikk (som linser og overføringsgitter) har høyere gjennomstrømning enn deres reflekterende motstykker (speil og refleksjonsgitter). Et spektrometer med høy numerisk blenderåpning vil også kunne samle mer lys fra prøven og dermed være mer følsom enn en med lavere numerisk blenderåpning. En stor numerisk blenderåpning vil imidlertid generelt føre til større og dyrere optikk. Så hvis Du er ute Etter Et Raman-spektrometer for et håndholdt og / eller kompaktinstrument, må du kanskje akseptere en lavere numerisk blenderåpning og dermed lavere følsomhet.

som nevnt ovenfor er spaltebredden på spektrometeret generelt ganske smal for å oppnå en god oppløsning. Imidlertid kan følsomheten til spektrometeret økes ved å bruke en høy spalteåpning (ofte flere mm) og en detektor med like høye piksler (ELLER EN 2D detektor array).

siden detektorer som brukes til spektroskopi er integrasjonstypedetektorer, kan du øke signalnivået Til Raman-spekteret ved å integrere over lang tid. Det er ikke uvanlig å integrere i mer enn 1 sekund. Dessverre øker den mørke ladningen til en detektor også med integrasjonstid, og i verste fall kan du mette detektoren med den mørke ladningen alene uten å gi noe dynamisk område for ditt virkelige signal. Måten å løse dette på er å avkjøle detektorbrikken siden den mørke ladningsoppbyggingen er proporsjonal med temperaturen. For high-end Raman Instrumentering kan detektoren avkjøles til -60 grader C, mens mellomstore instrumenter bare kan avkjøles til -10 grader C. for håndholdte instrumenter som ofte må batteridrevet, vil du unngå kjøling fordi den bruker mye strøm. Dette betyr at integrasjonstider for håndholdte enheter ofte er begrenset til mindre enn 1 sek.

Les mer om håndholdte Raman-spektrometre her

Laser

nøkkelparametrene for laseren er laserbølgelengden og den optiske utgangen til laseren. Raman er en vibrasjonsspektroskopisk teknikk, og du kan i utgangspunktet bruke hvilken som helst laserbølgelengde for å endre vibrasjonstilstandene til molekylene i prøvematerialet ditt. Det er imidlertid flere faktorer som påvirker ditt valg av laser bølgelengde, og du vil sannsynligvis måtte gjøre noen kompromisser. Alle materialer viser Raleigh-spredning som skaper et baseline nivå I Raman spektrum som kan være større enn Deg Raman signal og dermed gjøre det vanskelig å detektor Raman signal. Siden Rayleigh-spredning er proporsjonal med 1 / λ4, vil du få den laveste spredningen ved å velge en lang laserbølgelengde. Dessverre viser mange materialer fluorescens ved lengre bølgelengde, og fluorescensen vil også skape et bakgrunnsnivå som kan maskere Raman-toppene dine. En ytterligere komplikasjon med bølgelengder over 1100 nm er at du må bruke spesielle detektorer laget av For Eksempel InGaAs som generelt er mye dyrere enn Silisiumdetektorer som kan brukes opp til 1100 nm.

Den mest populære laser bølgelengde For Raman er 785 nm fordi det er et godt kompromiss mellom spredning og fluorescens for de fleste materialer. Med 785 nm som laserbølgelengde kan du også dekke Opptil 3650 cm-1 (1100 nm) Raman-skift og fortsatt bruke en silisiumccd-detektor. Andre vanlige bølgelengder som brukes er 532 nm, 830 nm og 1060 nm.

ditt valg av laserkraft avhenger hovedsakelig av kostnadsmålet ditt og skadegrensen til prøven din. Selvfølgelig, jo høyere utgangseffekten du trenger, desto høyere koster laseren. Også, hvis din optiske effekttetthet på prøven blir for høy, kan du skade eller endre prøven din, noe som er uønsket. Som et eksempel, hvis du måler på menneskelig hud, for eksempel, vil du ikke brenne pasienten.

Probe

sondens funksjon er å lede lyset fra laseren og fokusere det på prøven din (dette er leveringsoptikken) og samle Raman-signalet fra prøven og lede det til spektrometeret (dette er din samlingsoptikk). I samlingsoptikken må du plassere et kantfilter som blokkerer laserbølgelengden fra å komme inn i spektrometeret.

sonden kan enten være basert på multi-modus fibre eller ledig plass optiske komponenter.

fordelen med ledig plassoptikk er at det er det laveste tapsalternativet. Objektiver med gode ar-belegg kan ofte overføre opptil 99% av lyset ditt, noe som betyr at du bare mister noen få prosent Av dine dyrebare Raman-fotoner i sondeoptikken. På den annen side krever fri romoptikk meget presis justering av de forskjellige elementene og med spektrometeret. Også, hvis du bruker en høy spalt i spektrometeret ditt, vil du inkludere ekstra optikk for å konvertere fra ditt sirkulære laserpunkt på prøven til en linje ved inngangen til spektrometeret.

hovedfordelen ved å bruke fiberoptikk er at det slapper av behovet for nøyaktig justering. Hvis du bruker en høy slit, kan du til og med bruke en fiberbuntkabel der fibrene er arrangert i en sirkel mot prøven og langs en linje som samsvarer med spaltdimensjonen mot spektrometeret. Fiberoptikk har imidlertid den største ulempen at den er lossy. Du kan miste opptil 50 % Av Raman-signalet ved å gå gjennom fiberen (e).

Les mer om håndholdte Raman-spektrometre her

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert.