Эффект Рамана (или комбинационное рассеяние света) был открыт в начале XX века независимо Г. Ландсбергом и Л. Мандельштамом в МГУ (Москва) и индийским физиком Ч. Раманом в университете Калькутты. Они обнаружили, что молекулы вещества рассеивают монохроматический свет, причем спектр рассеянного излучения (а именно число и расположение спектральных линий) определяется химическим составом и строением вещества.
Длительное время рамановские спектрометры оставались дорогими и громоздкими приборами. Однако с середины 1990-х годов они заменяются более компактными, легкими в использовании спектрометрами с большей чувствительностью. Одновременно происходит внедрение первых рамановских спектрометров в геммологические лаборатории. На сегодняшний день существуют портативные рамановские спектрометры, которые вместе с микроскопной приставкой и ПК для анализа данных легко помещаются на одном рабочем столе.
Рамановский спектрометр является мощным аналитическим инструментом, способным решать множество задач в таких областях, как:
- диагностика веществ в биологии и медицине;
- изучение полимерных и химических процессов;
- исследование окружающей среды;
- судебная экспертиза (получение отпечатков пальцев);
- геммология (анализ драгоценных камней);
- геология и минералогия;
- сельскохозяйственная отрасль;
- пищевая промышленность;
- изучение полупроводников;
- энергетика.
В спектроскопии комбинационного рассеяния используется монохроматический источник света видимого, ближнего ультрафиолетового или инфракрасного диапазонов, создаваемый лазером. При взаимодействии с образцом этот свет преимущественно рассеивается без потери энергии (Рэлеевское рассеяние) и не дает полезного сигнала. Лишь один фонон из миллиона рассеивается неупруго, т.е. между светом и веществом образца происходит перераспределение энергии. Это рассеяние света и называется комбинационным (КР) или рамановским. В результате него, энергия рассеянного света может как уменьшаться (Стоксово рассеяние), так и увеличиваться (анти-Стоксово рассеяние). Как правило, под спектром КР понимают более интенсивную Стоксову часть.
Результаты съемки КР представляются в виде графика, вдоль вертикальной оси которого откладывается интенсивность рамановского излучения, по горизонтальной оси – сдвиг рамановского излучения, т.е. разница частот между источником света (частота Релеевского рассеяния) и рамановским излучением (частота Стоксовой линии). Сдвиг рамановского излучения выражается в волновых числах (см-1 – обратных сантиметрах).
Процесс рассеяния монохроматического света происходит совместно с процессом его поглощения. При этом некоторые минералы излучают свет меньшей энергии. Такое излучение называется фотолюминесценцией, линии которой обычно значительно интенсивнее линий КР. Таким образом, при помощи рамановского спектрометра можно одновременно получать спектр КР и спектр фотолюминесценции исследуемого образца.
Совершенствование спектрометрического оборудования открывает новые возможности для использования метода. Сегодня принцип КР положен в основу рамановского микроскопа, датчиков, портативного раман спектрометра и других специальных приборов, которые используются в разных сферах.
Преимущества рамановских анализаторов:
- оборудование подходит как для изучения свойств отдельного микрообъекта, так и для многокомпонентных образцов;
- отличается высокой скоростью сканирования;
- не разрушает структуру образца, не требует использования химических меток;
- подходит для выполнения качественного и количественного анализа смесей;
- оценивает характеристики светопропускания и отражения;
- осуществляет позиционирование объекта и фокусировку цифровой камерой;
- имеет компактные размеры – для комфортного использования в тесных лабораториях.
Спектрометры анализаторы могут применяться для исследований веществ в газообразном, жидком и твердом состоянии. Благодаря таким возможностям, спектрометры используются для:
- контроля качества на производстве;
- научных исследований;
- контроля концентрации цветных металлов в драгоценностях;
- определения токсических веществ в продуктах;
- контроля загрязненности окружающей среды (анализ образцов, воды, воздуха, грунта);
- определения степени загрязненности нефти и ее производных.
Варианты измерений:
- временные последовательности: мониторинг состояния образца в динамике (например, через определенные промежутки времени);
- линейное сканирование: изучение объекта по всей поверхности или в глубину (в разрезе);
- демонстрация области: генерация горизонтальных изображений и вертикальных срезов;
- трехмерные изображения: создание картинки, на которой можно визуально оценить внутреннюю структуру объекта;
- это гибкое в настройке оборудование, которое можно отрегулировать для повышения качества конкретных измерений.
Преимущества использования рамановской и люминесцентной спектроскопии:
- производство рамановских анализаторов выполняется в России;
- работа под конкретного клиента и его потребности – возможно изменение функционала и возможностей стандартных моделей, если клиенту требуется корректировка или доработка инструмента под конкретные задачи;
- применение инновационных технологий, повышающих точность анализа и надежность инструмента.
Где купить?
Заказать спектрометр с гарантией качества вы можете в нашей компании. Мы занимаемся разработкой и производством современных приборов. Наши спектрометры высокого качества и продаются по цене не выше зарубежных аналогов. Компаний «Спектр-М» – единственный производитель подобного оборудования в России. Все остальные – это или зарубежные бренды, или предприятия с производством не в России. Для каждого клиента мы производим устройства с учетом пожеланий, чтобы они соответствовали области применения.
141135, Россия, МО, Щелковский район, дер. Огуднево, д. 19а
тел.: +7 (496) 255-80-20
e-mail: info@enspectr.ru
www.enspectr.ru
Печатная версия статьи из №1 (17) газеты “Вестник промышленности”
