اختراع رامان توسط هوریبا
معرفی طیف سنجی رامان
- طیف های رامان با تابش دهی یک نمونه به وسیله یک منبع لیزر قدرتمند با تابش تکفام در نواحی مریی یا زیرقرمز به دست می آیند
- طی تابش دهی، طیف تابش پراکنده تحت زاویه ای معمولا 90 درجه با طیف سنج مناسب اندازه گیری می شوند
- شدت خطوط رامان حداکثر 0/001 درصد شدت منبع است در نتیجه آشکارسازی و اندازه گیریهای آن مشکل است
- یک استثنا از این حالت خطوط رامان رزونانسی است که به طور قابل ملاحظه ای شدیدترند
- دستگاه برای طیف بینی رامان جدید شامل سه جز است که عبارتند از یک منبع لیزر، یک سیستم روشن سازی نمونه و یک طیف نورسنج مناسب. شرایط عملکرد برای این اجزا در مقایسه با طیف سنج های مولکولی به علت ضعف ذاتی علامت پراکندگی رامان در مقایسه با علامت تولید شده به وسیله پراکندگی رایلی سخت ترند
مشخصات فنی طیف سنجی رامان
- پراکندگی: از سیگنال آشکارسازی شده بدست می آید
- اطلاعات پیوندهای مولکولی و شیمیایی بدست می آید
- محدوده ی آشکارسازی: بزرگتر مساوی با ۱ %wt
- رزولوشون عمقی: مدل کانفوکال ۱-۵ میکرومتر
- نقشه برداری با استفاده از دوربین همکانون
- رزولوشون جانبی / سایز پروب : بهتر از ۱ میکرومتر
منابع نور در طیف سنجی رامان
- منابع به کار گرفته شده در طیف سنجی رامان جدید تقریبا همیشه لیزری اند زیرا شدت زیاد آنها برای تولید پراکندگی رامان با شدت کافی لازم است تا با یک علامت به نوفه قابل قبولی اندازه گیری شود
- از آنجا که شدت پراکندگی رامان با توان چارم فرکانس تغییر میکند، منابع یون آرگون و کریپتون که در ناحیه آبی و سبز طیف نشر میکنند مزیتی بر سایر منابع هستند.منابع زیرقرمز نزدیک دو مزیت عمده در مقایسه با لیزرهای با طول موج کوتاهتر دارند. اولین مزیت این است که میتوان آنها را در توانهای بسیار بالاتری بدون باعث شدن تجزیه نوری نمونه مورد عمل قرار داد
- دومین مزیت این است که به اندازه کافی پرانرژی نیستند تا تعداد قابل توجهی از حالتهای انرژی الکترونی برانگیخته مواد فلورسانی را در اکثر مولکولها جمعیت دار کنند. در نتیجه فلورسانی بااین لیزرها عموما بسیار ضعیف است یا وجود ندارد
کاربرد طیف سنجی رامان برای در باستان شناسی و تشخیص قدمت آثار
- مشخص نمودن رنگدانه های نقاشی و پیوندهای معدنی
- شناخت مواد اثر، به تشخیص مبدا آن کمک میکند
- کمک به نگهداری بهتر آثار
سیستم روشن سازی نمونه
- در مطالعات رامان کار با نمونه ساده تر از طیف بینی زیرقرمز است زیرا بجای استفاده از هالیدهای شکننده و ناپایدار از نظر اتمسفری در اینجا میتوان از شیشه برای پنجره ها و عدسیها و دیگر اجزای نوری استفاده کرد. به علاوه منبع لیزر به راحتی برروی یک سطح کوچک از نمونه متمرکز و تابش نشر شده به صورت موثری بر روی شکاف متمرکز می شود. در نتیجه نمونه های بسیار کوچک را میتوان به راحتی آزمایش کرد. در حقیقت از یک لوله مویین شیشه ای نقطه ذوب به عنوان یک ظرف نمونه معمول برای نمونه های مایع استفاده می شود.
نمونه برداری با تارهای نوری
- یکی از مزایای مهم طیف سنجی رامان این است که براساس شدت تابش مریی یا زیرقرمز نزدیک استوار است که میتواند برای فاصله زیادی از درون تارهای نوری عبور کند. در اینجا یک عدسی شیی میکروسکوپ برای متمرکز کردن باریکه برانگیختگی لیزر روی یک انتهای دسته ای از تارهای ورودی به کار گرفته می شود که تابش را به ردیاب تار نوری فرو رفته در نمونه حمل میکند. ردیاب متشکل است از تارهای ورودی احاطه شده به وسیله چند تار جمع آوری که تابش پراکنده را به تکفامساز انتقال می دهند. در ورودی طیف سنج تارهای جمع آوری به طور خطی مرتب شده اند که کل شکاف راروشن میکنند.
طیف بینی رامان برای تجزیه کیفی و کمی سیستم های معدنی و آلی و زیست شناختی به کار گرفته شده است.س
مزایا
- تشخیص گروه های عاملی آلی و عناصر آلی مشخص
- بانک اطلاعاتی کامل جهت تشخیص طیف عناصر
- عدم نیاز به خلآ
- یک روش غیر مخرب
- بررسی نقطه ای روی سطح (حدود یک میکرومتر)
معایب
- حساسیت سطح محدود ( معمولا حجم نمونه برداری ۰/۸ میکرومتر)
- کمینه سطح آنالیز: تقریبا یک میکرومتر
- اطلاعات غیرآلی خیلی کم (نیاز به استاندارد)
- وجود فلورسانس میتواند خطا ایجاد کند
مزایای رامان
- آزمایش غیرمخرب
- بدون نیاز به آماده سازی نمونه
- سرعت بالای ارائه نتایج
- مطالعه ترکیب شیمیایی و ساختار مواد
- بررسی مواد آلی و معدنی
- رزولوشن بالا در ترکیب با تکنولوژیهای میکروسکوپی
روش ST-RAMAN رامان عبوری
- به کمک این روش میتوان بدون باز کردن بطری پلاستیکی، از محتوای آن مطلع شویم
- این تکنولوژی به ما کمک میکند نامه های پستی را بدون باز کردن بررسی کنیم و از وجود مواد خطرناک و سم در آن آگاه شویم
- سال 2016 این روش به نتیجه رسید و توانست از ظروف غیر شفاف عبور کند که این روش را تقریبا تنها روش برای طیف گسترده ای از تحقیقات میسازد
- به آن See-Through Raman Spectroscopy گفته میشود
- با استفاده از میکروسکوپ هم کانون، طیف دقیق تر از عمق ماده و از زیر سطح غیر شفاف بدست می آید
- با افزایش سطح مقطع، شدت تابش کاهش می یابد و آسیب به نمونه وارد نمیشود
