Laser a věda: Ramanova spektroskopie

Co je Ramanova spektroskopie?

Ramanova spektroskopie (Raman spectroscopy) je nedestruktivní chemická analytická technika, která nabízí podrobné informace týkající se chemické struktury, fázové a polymorfní krystalinity a molekulárních interakcí. Je ideální pro procesy identifikace a kvantifikace vzorků.

Ramanova spektroskopie funguje tak, že na vzorek svítí monochromatický zdroj záření – obvykle laser – a detekuje rozptýlené záření. Většina rozptýleného záření je na stejné frekvenci jako zdroj buzení a nenabízí užitečné informace, což se označuje jako Rayleighův nebo elastický rozptyl.

Malé množství rozptýleného záření posouvá energii z laserové frekvence kvůli interakcím mezi dopadajícími elektromagnetickými vlnami a úrovněmi vibrační energie molekul ve vzorku. Vynesením intenzity posunutého záření proti frekvenci se získá Ramanovo spektrum vzorku.

Ramanova spektra jsou obvykle vynesena podle laserové frekvence, což znamená, že pásmo Rayleigh spadá mezi 0 cm-1. Na této stupnici jsou polohy pásma na frekvencích odpovídajících energetickým úrovním vibrací různých funkčních skupin.

O čem Ramanova spektroskopie poskytuje informace?

Ramanova spektroskopie poskytuje pohled na chemickou strukturu a identitu materiálu, jakož i na jeho fázi a polymorfismus, vnitřní stres / napětí a kontaminaci a nečistotu. Ramanovu spektroskopii lze také použít pro kvalitativní i kvantitativní aplikace. Spektra jsou specifická a chemické identifikace lze provádět pomocí vyhledávacích algoritmů proti digitálním databázím. Oblasti pásma jsou úměrné koncentraci, což znamená, že Ramanova spektroskopie je vhodná pro přímou kvantitativní analýzu.

Výhody Ramanovy spektroskopie

Ramanova spektra obvykle zobrazují zřetelný chemický otisk určité molekuly nebo materiálu, který dokáže materiál identifikovat nebo rychle odlišit od ostatních. Vedle mapování (nebo zobrazování) Ramanových systémů lze vytvářet obrazy na základě Ramanova spektra vzorku. Tyto obrázky zobrazují distribuci jednotlivých chemických složek, polymorfů a fází a variace krystalinity.

Využití Ramanovy spektroskopie

Ramanovu spektroskopii lze použít v mikroskopické analýze s prostorovým rozlišením řádově 0,5 – 1 um pomocí Ramanova mikroskopu. Ramanův mikroskop kombinuje Ramanův spektrometr se standardním mikroskopem a umožňuje vizualizaci vzorku s velkým zvětšením a Ramanovu analýzu pomocí mikroskopického laserového bodu.

Ramanovu spektroskopii lze použít k analýze objemových částic mikronů. Lze jej také použít k analýze jednotlivých vrstev ve vícevrstvém vzorku a k určení kontaminantů a prvků pod povrchem transparentního vzorku.

Ramanova spektroskopie se často používá pro analýzu pevných látek, prášků, kapalin, gelů, anorganických / organických a biologických materiálů, čistých chemikálií, směsí a roztoků, jakož i oxidů kovů a jejich korozí.

Ramanova spektroskopie se často používá v umění a archeologii k charakterizaci pigmentů, keramiky a drahokamů. Používá se také v geologii k identifikaci minerálů a jejich distribuce, inkluzí tekutin a fázových přechodů. Ramanovu spektroskopii lze také použít k diagnostice nemocí, což zajišťuje rovnoměrnost a distribuci složek ve farmaceutických výrobcích a monitorování chemických reakcí.

Mnoho laserů od společnosti Laser Quantum je vhodných pro Ramanovu spektroskopii. Chcete-li se dozvědět více, kontaktujte nás.