Quang Phổ Raman là gì? Ứng dụng quang phổ Raman cầm tay trong phân tích sản phẩm, nguyên liệu?

Hiện nay, trong phòng thí nghiệm thường xuyên phải để định tính và định lượng mẫu để đạt được kết quả chính xác nhất. Để thực hiện các công việc này, họ thường dùng một thiết bị có tên gọi là máy quang phổ Raman Vậy quang phổ Raman là gì? Cấu tạo ra sao? Các loại quang phổ Raman H2TECH cung cấp. Hãy cùng H2TECH tìm hiểu chi tiết về thiết bị này qua bài viết này nhé!

1. Quang phổ Raman là gì ?

• Raman là một dạng quang phổ phân tử được quan sát dưới dạng ánh sáng tán xạ không đàn hồi khi mẫu được kích thích bởi tia laser. Trong khi hầu hết sự tán xạ xảy ra là đàn hồi, thì khoảng 1 trong 106 quá trình tán xạ tương tác với thông tin tử thông qua các dao động kéo dài và công cụ liên kết dẫn đến ánh sáng tán xạ Raman. Được chuyển đổi nhờ các tương tác phân tử này, các photon Raman được phát hiện đã được xử lý thành các liên kết phổ biến đối với các liên kết đặc trưng trong một phân tử, cung cấp cho người dùng một công cụ phân tích vô giá để lấy dấu vân tay phân tử. «Dấu vân tay» này được sử dụng chủ yếu để nhận định dạng tài liệu và ngày càng được sử dụng nhiều để định lượng.

 

• Khi chiếu chùm bức xạ tán xạ vào một tấm kính ảnh, ta nhận được một dãi vạch khác nhau, gọi là phỗ Raman. Tuy nhiên, so với các quá trình tán xạ đàn hồi ( năng lượng của photon không đỗi ) thì xác suất xảy ra tán xạ Raman là rất nhỏ.

2. Quan sát vạch Raman

• Để quan sát được vạch Raman, ta phải tăng cường vạch Raman và tách vạch Raman khỏi vạch chính Hiệu số tuyệt đối: /tần số ánh sáng tới – tần số ánh sáng tán xại = tần số Raman. Đây là tần số chỉ phụ thuộc vào bản chất của chất tán xạ. Vì vậy, phỗ Raman ghi theo tần số Raman (hoặc số sóng Raman) đặc trưng cho cấu tạo các hợp chất hoá học hiện diện trong phân tử Việc tách phỗ có thể thực hiện khá đơn giản bằng một kính lọc, hay phức tạp hơn một chút là phép biến đổi Fourier.

•  Hệ biến đổi Fourier là một hệ phổ biến trong ngành quang học và quang phỗ, người ta dùng một hệ giao thoa kế Michealson với một gương có thể dịch chuyển. Độ dịch chuyển của gương có thể điều khiển chính xác nhờ hệ vân giao thoa của một laser có bước sóng cho trước. Dựa vào độ dịch của gương, ta có thể có hàm Fourier của nguồn sáng cần nghiên cứu. Để có được cường độ vạch Raman lớn, cách đơn giản nhất là chiếu chùm sáng tời với cường độ lớn ví dụ như dùng Laser đễ chiếu.

3. Phương pháp khuếch đại Raman

•  Hiện nay có 2 phương pháp cộng hưởng thường được áp dụng trong tán xạ Raman để khuyếch đại vạch Raman lên. Phương pháp đầu tiên được dùng là CARS, viết tắt của Coherent Antistokes Raman Scattering. Nguyên tắc của phương pháp này là chiếu hai chùm sáng (laser) có độ chênh lệch năng lượng và xung lượng đúng bằng năng lượng và xung lượng của lượng tử dao động. Tương tác giữa hai chùm này sẽ làm số hạt lượng tử dao động tăng lên nhiều, dẫn đến xác suất va chạm không đàn hồi tăng lên ( giống như trường hợp phát xạ hấp thu ánh sáng của nguyên tử, trong trường photon lớn thì xác suất bức xạ hay hấp thụ tăng). Phương pháp thứ hai là SERS ( Surface Enhanced Raman Scattering), tăng cường độ vạch Raman bằng plasmon bề mặt (surface plasmon). Plasmon bề mặt là một dạng lượng tử của trường điện từ trong môi trường plasma có hằng số điện môi âm, ví dụ như trong kim loại với tần số sóng điện từ nhỏ hơn tần số plasma của electron trong kim loại. Khi sóng điện từ truyền dọc bề mặt một tấm kim loại với tần số sóng nhỏ hơn tần số plasma của electron trong kim loại, tương tác của sóng và plasma electron ( một trạng thái mà tất cả các electron chuyển động như một thể thống nhất) làm sóng điện từ có thể thâm nhập vào môi trường ( gần bề mặt) và định xứ ở đó. Dùng surface plasmon có thể tăng cường độ điện trường một cách cục bộ, vì thế, khi đưa nguyên tử cần đo phổ Raman vào khu vực điện trường cao đó, tương tác giữa nguyên tử và trường điện từ sẽ mạnh hơn, dẫn đến phỗ Raman có cường độ lớn hơn. Phương pháp SERS hiệu quả hơn CARS rất nhiều, nhưng lại rất khó thực hiện vì phụ thuộc nhiều vào tinh chất bề mặt kim loại và tần số plasma của kim loại.
• Nếu năng lượng của photon rất lớn thì nó tương tác với các electron nằm sâu trong orbital nguyên tử. Nếu năng lượng nhỏ hơn một chút thì tương tác với các electron ở mức cao hoặc electron tự do, sinh ra hiệu ứng quang dẫn hay Quang điện. Còn nếu nhỏ quá, trong trường hợp kim loại, thì photon sẽ bị phản xạ hoàn toàn nếu tần số nhỏ hơn tần số plasma của kim loại.Nhận thấy rằng, các mức thay đổi trong phỗ Raman cũng tương ứng với các mức năng lượng trong phổ hồng ngoại. Do đó, có một số tần số dao động có thể xuất hiện trong cả phổ hồng ngoại và phổ Raman.

4. Nguyên lý hoạt động của phổ hồng ngoại

CÔNG TY CP THIẾT BỊ KHOA HỌC H2TECH
Chuyên cung cấp các thiết bị phòng thí nghiệm – Thiết kế phòng lab
Chúng tôi hợp tác lâu dài dựa trên uy tín, chất lượng và hỗ trợ cho khách hàng một cách tốt nhất
Hotline: 0934.07.54.59
    028.2228.3019
Email: thietbi@h2tech.com.vn
       salesadmin@h2tech.com.vn
Webside: https://h2tech.com.vn
https://thietbihoasinh.vn 
https://thietbikhoahoch2tech.com