Критерии выбора возбуждающих лазеров в рамановской спектроскопии

Рамановская спектроскопия — метод анализа химического состава веществ, основанный на явлении неупругого рассеяния света. При взаимодействии фотонов с молекулами образца происходит изменение их энергии, соответствующее колебательным, вращательным и другим низкочастотным модам вещества. Энергетические сдвиги в спектрах поглощения отражают характерные частоты колебаний химических связей, что позволяет идентифицировать молекулярную структуру.

Рамановская микроскопия объединяет спектроскопию с оптической микроскопией, обеспечивая получение химических карт образцов с субмикронным пространственным разрешением (до 1 мкм). Этот подход применяется для изучения распределения компонентов, структурных особенностей и межмолекулярных взаимодействий в микро- и наномасштабе.

Ключевым аспектом рамановской спектроскопии является выбор параметров возбуждающего лазера. Длина волны излучения определяет:

1. Интенсивность сигнала — зависит от резонансных эффектов и сечения рассеяния.

2. Пространственное разрешение — сокращение длины волны улучшает фокусировку.

3. Фоновую флуоресценцию — длинноволновое излучение (ближний ИК-диапазон) минимизирует помехи от флуоресцирующих образцов.

4. Риск фотоповреждения — высокая энергия и длительная экспозиция могут деградировать чувствительные материалы.

5. Стоимость оборудования — ИК-лазеры, как правило, дороже устройств видимого диапазона.

Лазеры для рамановской спектроскопии охватывают диапазон от ультрафиолетового (УФ) до ближнего инфракрасного (ИК) излучения. Например, для полимеров с выраженной флуоресценцией предпочтительны ИК-лазеры (785 нм, 1064 нм), тогда как для нелюминесцирующих образцов (например, толуола) допустимы любые длины волн. На Рисунке 2 показано подавление фонового сигнала при переходе с 785 нм (синий спектр) на 1064 нм (красный спектр).

Для снижения риска фотодеградации рекомендуется использовать лазеры видимого диапазона с минимальной мощностью, постепенно увеличивая её до достижения оптимального соотношения сигнал/шум.

Компания «Мелитэк» разрабатывает рамановские спектрометры и микроскопы под конкретные исследовательские задачи. Модель ATR8300 оснащена модулем с двумя лазерами, что расширяет диапазон анализируемых образцов. Специалисты компании предоставляют консультации по выбору конфигурации и проводят тестовые измерения для демонстрации возможностей оборудования.