Что такое рамановский спектрометр?

Что такое рамановский спектрометр?

Рамановский спектрометр — это устройство, которое может анализировать химические структуры и оценивать физические свойства, измеряя рассеянный свет при облучении вещества светом.

Рассеянный свет содержит свет с различными длинами волн, причем свет с той же длиной волны, что и падающий свет, называется рэлеевским рассеянным светом, а свет с другой длиной волны называется рамановским рассеянным светом. Рамановский спектрометр анализирует и оценивает, детектируя рамановский рассеянный свет.

Спектрометр Рамана состоит из лазерного источника света, дифракционной решетки и чувствительного детектора для обнаружения слабого рассеянного света Рамана. Он может измерять структуру практически любого материала, независимо от того, является ли он газом, жидкостью или твердым телом, без какой-либо предварительной обработки.

Кроме того, спектрометры Рамана используются во многих областях, поскольку они могут идентифицировать молекулы бесконтактным и неразрушающим образом.

Применение спектрометров Рамана

Рамановские спектрометры используются во многих областях, включая батареи, дисплеи, пищевую науку, медицину и фармацевтику, в качестве инструментов для анализа химических и молекулярных структур, независимо от того, являются ли они органическими или неорганическими материалами.

Его можно использовать для анализа срока службы, производительности и состояния деградации батарей, а также для количественного анализа белков, липидов и пищевых красителей, содержащихся в пищевых продуктах. В фармацевтике рамановскую спектроскопию можно использовать для исследования кристаллических структур, которые затем используются для определения растворимости и эффективности.

Принцип рамановских спектрометров

Рамановский спектрометр — это устройство для оценки структуры и физических свойств вещества путем обнаружения рамановского рассеянного света от вещества. Он состоит из источника света, спектрометра для извлечения рамановского рассеянного света из рассеянного света и детектора для обнаружения рамановского рассеянного света.

1. Источник света

В качестве источника света используется источник света с одной длиной волны и высокой интенсивностью света. Это объясняется тем, что чем уже ширина линии источника света, тем выше разрешение анализа, а также тем, что свет комбинационного рассеяния является слабым сигналом. В большинстве случаев используются твердотельные лазеры.

2. Спектроскоп

Используется монохроматор, излучающий свет на одной длине волны, или полихроматор, излучающий свет на фиксированной длине волны. Спектроскопия выполняется с использованием дифракционной решетки, содержащейся в спектрометре. Дифракционная решетка представляет собой стеклянную подложку с выгравированными микроскопическими канавками на равных интервалах и является элементом, который использует явление дифракции света для выполнения спектроскопии.

3. Детектор

Поскольку рассеянный комбинационным рассеянием свет очень слаб, используется высокочувствительный детектор. Желательно одновременно обнаруживать множество спектрально разделенных длин волн. Поэтому используется линейный датчик изображения.

Другая информация о спектрометрах комбинационного рассеяния

1. Сравнение с инфракрасным спектрометром

Инфракрасные спектрометры часто сравнивают с рамановскими спектрометрами. Оба прибора способны анализировать химические структуры и оценивать физические свойства на основе колебательных спектров молекул. Однако существуют различия в спектрах, которые можно измерить.

Рамановский спектрометр анализирует рассеянный свет, в то время как инфракрасный спектрометр анализирует на основе оптического поглощения вещества, поэтому спектры, которые можно измерить обоими, различны. Другие сравнительные характеристики показаны ниже.

Характеристики рамановского спектрометра

• Размер образца может составлять всего 1 мкм
• Возможность измерения образцов в стеклянных контейнерах
• Возможно измерение в водном растворе.
• Не требуется предварительной обработки, такой как разбавление
• Дорогое оборудование
• Образец может быть поврежден при измерении

Особенности инфракрасного спектрометра

• Размер образца может быть всего 10 мкм
• Невозможно измерение в стеклянных контейнерах
• Измерение в водном растворе ограничено
• Идентификация образца проста
• Недорогое оборудование
• Образец не так легко повредить при измерении

2. Обнаруживаемый свет комбинационного рассеяния

Рамановский спектрометр анализирует и оценивает материалы, освещая их светом и обнаруживая рассеянный свет. Существует два типа рассеянного света: упругое рассеяние и неупругое рассеяние.

Упругое рассеяние создает рассеянный свет с той же длиной волны, что и свет до рассеяния, в то время как неупругое рассеяние создает рассеянный свет с длиной волны, отличной от длины волны до рассеяния. Свет, обнаруженный рамановским спектрометром, представляет собой рамановский рассеянный свет, созданный неупругим рассеянием. Рамановский рассеянный свет генерируется на основе колебательных и вращательных уровней материала.

Поскольку эти уровни являются молекулярными энергетическими уровнями, рамановский рассеянный свет является спектром, специфичным для молекул. Поэтому, обнаруживая рамановский рассеянный свет, рамановский спектрометр может измерить отклонение длины волны от падающего света и идентифицировать молекулу.