Trong phổ Raman cộng hưởng, năng lượng của photon tới được điều chỉnh theo một cộng hưởng cụ thể trong các loài quan tâm. Một trong những lợi thế chính của phổ Raman cộng hưởng so với các biến thể Raman không cộng hưởng là sự tăng cường cường độ tín hiệu Raman khi cộng hưởng.
1. Những thách thức đối với quang phổ Raman
Một trong những thách thức lớn nhất đối với các ứng dụng quang phổ Raman là mức tín hiệu nguồn yếu.
Trong một thí nghiệm Raman, một photon tới bị tán xạ không đàn hồi từ các loài mục tiêu. Các photon tán xạ không đàn hồi thu được có sự chênh lệch năng lượng bằng với một mức năng lượng cụ thể trong mẫu. Đối với Raman với các photon tới có thể nhìn thấy, các chuyển đổi được thăm dò thường là các chuyển đổi rung động.
Lý do mức tín hiệu rất yếu trong quang phổ Raman là vì chỉ có khoảng 1 trong 108 photon trải qua quá trình tán xạ Raman một cách tự phát.
Một yếu tố khác ảnh hưởng đến mức tín hiệu trên nhiễu trong thí nghiệm Raman cũng có thể là hiệu quả thu thập kém vì việc thiết kế máy quang phổ có hiệu quả thu thập cao cho quá trình tán xạ Raman là một thách thức.
Một vấn đề khác dẫn đến tín hiệu tán xạ Raman yếu là các hệ số tỷ lệ cường độ – tần số.
Cường độ tán xạ Raman tỷ lệ thuận với lũy thừa bậc bốn của tần số kích thích, do đó, sử dụng ánh sáng có bước sóng ngắn hơn sẽ tạo ra nhiều tín hiệu Raman hơn. Tuy nhiên, sử dụng bước sóng ngắn hơn để kích thích cũng dẫn đến nền huỳnh quang lớn hơn và độ tương phản tín hiệu – nền kém hơn, do đó cần cân nhắc đến sự đánh đổi cẩn thận giữa hiệu ứng huỳnh quang và cường độ tán xạ.
Tăng cường Raman
Một cách tiếp cận để tăng cường mức tín hiệu trong thí nghiệm Raman là sử dụng nguồn sáng rất mạnh để tăng tổng số sự kiện tán xạ. Một cách khác là sử dụng cộng hưởng trong mẫu để tăng khả năng xảy ra một sự kiện tán xạ nhất định.
Trong khi các phân tử và vật liệu vốn có cộng hưởng do cấu trúc điện tử và rung động của chúng, có nhiều phát triển tương đối gần đây trong quang phổ Raman cộng hưởng, trong đó người ta cố gắng sử dụng các trường điện từ cục bộ mạnh gần mẫu quan tâm để tăng cường tín hiệu tán xạ Raman thông qua việc sử dụng các vật liệu như hạt nano.
Việc sử dụng các hạt nano và các loại khác để tăng cường khả năng tán xạ Raman đã làm nảy sinh kỹ thuật tán xạ Raman tăng cường bề mặt (SERS) và phiên bản tăng cường cộng hưởng có liên quan chặt chẽ của kỹ thuật này.
SERS ngày càng được cộng đồng y tế sử dụng nhiều hơn để phát hiện tác nhân sinh học nhằm sàng lọc nhanh nhiều loại bệnh khác nhau. Nhiều thiết bị di động để phát hiện dấu vết hóa chất, bao gồm cả thuốc nổ, cũng sử dụng SERS và thiết bị tương đương được tăng cường cộng hưởng.
2. Raman cộng hưởng
Ưu điểm của việc sử dụng phương pháp như cộng hưởng Raman để sàng lọc tác nhân sinh học và phân tử sinh học là không giống như nhiều phương pháp dựa trên huỳnh quang khác, đây là kỹ thuật không cần nhãn.
Việc không cần thêm nhãn giúp đơn giản hóa quá trình chuẩn bị thử nghiệm và khiến Raman cộng hưởng trở thành một kỹ thuật có thể áp dụng rộng rãi với nhiều loại mẫu.
Phương pháp Raman cộng hưởng tương thích với chất rắn và chất lỏng. Khi có thể đạt được mức tín hiệu đủ, khí hiện được sử dụng rộng rãi trong ngành dược phẩm để nghiên cứu protein và các loài sinh học khác.
Thông tin cấu trúc có thể được phục hồi về thành phần của các loài phân tử và các rung động đặc trưng của chúng cũng có thể được sử dụng để tìm hiểu về sự tương tác giữa các loài phân tử khác nhau hoặc tương tác chất tan-dung môi.
Sự phát triển của các hệ thống laser siêu nhanh có thể tạo ra các xung dưới pico giây cũng đã mở ra những cơ hội mới cho việc sử dụng Raman cộng hưởng để khám phá những nguyên tắc cơ bản của động lực và tương tác protein.
Việc sử dụng các xung laser ngắn theo thời gian để thực hiện các thí nghiệm Raman cộng hưởng phân giải theo thời gian có nghĩa là các động lực này có thể được thăm dò theo thời gian thực và thang thời gian, ngay cả các quá trình tương đối nhanh cũng có thể được đo trực tiếp.
3. Sử dụng Kỹ thuật Raman cộng hưởng trong Khoa học Vật liệu
Các phương pháp Raman cộng hưởng cũng được sử dụng rộng rãi trong khoa học vật liệu. Nhiều phiên bản của Raman cộng hưởng, chẳng hạn như phổ Raman cộng hưởng tăng cường đầu dò, đã được sử dụng để nghiên cứu các đặc tính của vật liệu đơn lớp 2D .
Độ nhạy hóa học của quang phổ Raman hữu ích trong việc xác định môi trường liên kết hóa học cục bộ trong vật liệu, nhưng sự tăng cường cộng hưởng giúp cải thiện độ nhạy. Các đặc tính này sau đó có thể được kết hợp với độ phân giải không gian trong một thí nghiệm hình ảnh để xây dựng hồ sơ hoàn chỉnh về môi trường hóa học cục bộ trong vật liệu và cách chúng tương tác với các vùng khác.
Việc chụp ảnh các cấu trúc ở cấp độ nano bằng kính hiển vi quang học thông thường có thể rất khó khăn do giới hạn nhiễu xạ của ánh sáng khả kiến lên tới vài trăm nanomet.
Thông tin thu được từ Raman cộng hưởng có tính chọn lọc tự nhiên do các quy tắc chọn lọc chi phối kỹ thuật này và không phải tất cả các rung động phân tử đều hoạt động theo Raman.
Đối với các phân tử bám dính vào bề mặt, tính chọn lọc này có thể giúp xác định bản chất của liên kết và tương tác giữa phân tử và chất nền thay vì dựa vào hình ảnh trực tiếp của cấu trúc.
Khả năng của quang phổ Raman trong việc khôi phục thông tin về ‘dấu hiệu hóa học’ của các phân tử khiến nó trở thành một kỹ thuật cực kỳ hữu ích trong nhiều lĩnh vực khoa học phân tích.
Việc tăng cường cộng hưởng giúp khắc phục một trong những hạn chế chính của kỹ thuật này, đó là mức tín hiệu kém và các biến thể mới giúp tăng cường mức tín hiệu Raman có nghĩa là phương pháp quang phổ Raman cộng hưởng có khả năng sẽ vẫn là lựa chọn phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp trong nhiều năm tới.
4. Các dòng máy/kính hiển vi quang phổ Raman đang có tại H2TECH
4.1. Máy quang phổ Raman cầm tay RS DYNAMICS – MICRORAMAN
Máy đo quang phổ cầm tay Raman là thiết bị gọn nhẹ cơ động sử dụng cơ động cho phòng thí nghiệm và cả bên ngoài hiện trường vẫn đảm bảo được kết quả đo chính xác và khả năng cơ động gọn nhẹ, tích hợp pin và bộ thu phát wifi giao tiếp dễ dàng với máy tính để bàn và tablet, smartphone.
Máy quang phổ Raman cầm tay RS DYNAMICS – MICRORAMAN
Xem thông tin chi tiết tại đây: https://thietbikhoahoch2tech.com/san-pham/may-quang-pho-raman-rs-dynamics/
Thông số kỹ thuật:
– Trọng lượng: 650 gam
– Kích thước: Dài: 225 mmx Cao: 38 mmx Rộng: 109 mm
– Loại laze: laze bán dẫn 785 nm
– Công suất phát laser: Có thể điều chỉnh hoàn toàn lên tới 470 mW
– Loại đầu dò: Dải CMOS tiên tiến
– Dải quang phổ: 200 – 2000 cm-1
– Độ phân giải quang phổ: 12 cm-1
– Lớp laze: 3B
– Thời gian phát hiện/Nhận dạng: thường là 2 giây
– Quét trễ: 0 – 30 giây
– Thời gian quét: 2 – 20 giây
– Phơi sáng: Tự động hoặc thủ công với độ trễ quét có thể cài đặt trước
– Kết nối: WiFi, Bluetooth, USB 2.0
– Tải xuống dữ liệu: Ổ đĩa flash ngoài
– Quang học: Bộ điều hợp ống kính tiêu cự cố định có thể hoán đổi cho nhau và bộ điều hợp giá đỡ lọ
– Màn hình: Màn hình màu cảm ứng 6.5” độ phân giải cao
– Pin: Li-Ion, hoạt động 8 – 10h cho 1 lần sạc
– Nguồn điện bên ngoài: 110 – 240 V AC, 100 Watts (bao gồm)
– Bộ sạc xe hơi: Bộ chuyển đổi CLA (tùy chọn)
– Dải nhiệt độ hoạt động: -15 đến +55 °C
– Dải nhiệt độ bảo quản: -25 đến +55 °C
– Ứng dụng Robotic: WiFi điều khiển từ xa
– Vật tư tiêu hao: Không yêu cầu vật tư tiêu hao
– Chứng nhận: CE, ROHS
>Xem video về Máy quang phổ raman cầm tay Rs Dynamics – MicroRaman<<<
4.2. Kính Hiển Vi Raman EDINBURGH – RM5
Kính hiển vi có vai trò quan trọng trong phòng thí nghiệm, trong nghiên cứu, sản xuất.
Kính Hiển Vi Raman EDINBURGH – RM5
>>Xem thông tin chi tiết tại đây: https://thietbikhoahoch2tech.com/san-pham/kinh-hien-vi-raman-rm5/
Thông số kỹ thuật:
– Truly Confocal – với khe có thể thay đổi và lỗ kim có thể điều chỉnh nhiều vị trí để có độ nét hình ảnh cao hơn, loại bỏ huỳnh quang tốt hơn và tối ưu hóa ứng dụng
– Tích hợp Laser Raman Băng thông hẹp – tối đa 3 laser được điều khiển bằng máy tính để dễ sử dụng, tăng cường độ ổn định
– Tháp cách tử 5 vị trí – cho độ phân giải cảo <0,3 cm-1 và tối ưu hóa trên toàn dải phổ <50 cm-1 – 15.000 cm-1
– Tích hợp các đầu dò – lên đến 2, bao gồm CCD, EMCCD và InGaAs hiệu quả cao cho tiếng ồn thấp, tốc độ tăng, độ nhạy cao và dải phổ rộng.
Xem video về Kính hiển vi Raman Edinburgh RM5<<<
4.3. Kính Hiển Vi Raman EDINBURGH – RMS1000
Kính hiển vi có vai trò quan trọng trong phòng thí nghiệm, trong nghiên cứu, sản xuất.
– RMS1000 là kính hiển vi Raman đồng tiêu cấp nghiên cứu kiến trúc mở. Nó đã được thiết kế để có thể thích ứng với hầu hết mọi ứng dụng Raman hiện đại, tiên tiến nhất.
– Công cụ nghiên cứu cao cấp này đã được xây dựng mà không có sự thỏa hiệp; dẫn đến một hệ thống độc lập cả về đặc điểm kỹ thuật và tính dễ sử dụng. Các ứng dụng ngoài Raman như kính hiển vi huỳnh quang phân giải theo thời gian và hình ảnh thời gian sống huỳnh quang (FLIM) đều có thể thực hiện được với RMS1000 linh hoạt.
Kính Hiển Vi Raman EDINBURGH – RMS1000
>>Xem thông tin chi tiết tại đây: https://thietbikhoahoch2tech.com/san-pham/kinh-hien-vi-raman-rms1000/
Thông số kỹ thuật:
*Laser
– Tích hợp 5 laser dải hẹp: 532 nm, 638 nm, 785 nm thường được sử dụng
– Có sẵn các tia laser bổ sung từ UV đến NIR. Laser bên ngoài có thể được tích hợp
– Lựa chọn laser được điều khiển hoàn toàn bằng máy tính
– Bao gồm các bộ lọc chặn laser liên kết, được điều khiển hoàn toàn bằng máy tính
* Máy quang phổ
– Khoảng bước sóng: 200 nm – 2,200 nm
– Gratings: tháp gratings 5 vị trí
– Khe: Điều chỉnh liên tục, điều khiển hoàn toàn bằng máy tính
* Độ phân giải phổ: Từ <0,1 cm-1 (tùy thuộc vào lựa chọn cách tử, laser và CCD)
* Độ phân giải không gian: XY (bên), Z (trục), 0,25 µm, <1 µm (tùy thuộc vào vật kính laser và kính hiển vi)
* Phạm vi quét phổ: 5 cm-1 * – 30.000 cm-1 (* với phần đính kèm wavenumber thấp)
* Thu ảnh đồng thời: Lỗ kim đồng thời có thể điều chỉnh, được điều khiển hoàn toàn bằng máy tính
* Đầu dò:
– Đầu dò CCD:
+ Độ nhạy cao CCD Phổ nhiễu cực thấp
+ 1650 x 200 pixel, làm mát bằng TE âm 60 °C (tiêu chuẩn)
+ 2000 x 256 pixel, làm mát bằng TE âm 60 °C (độ nhạy / dải phổ nâng cao)
– Đầu dò thứ 2 tùy chọn
+ Đầu dò EMCCD, 1600 x 200 pixel, làm mát bằng TE -100°C (thời gian phản hồi nhanh)
+ Mảng InGaAs, 1024 pixel, làm mát bằng TE -90°C, lên đến 2.200 nm
* Phần mềm:
– Ramacle®: Gói phần mềm trực quan, tất cả trong một toàn diện
– Tùy chọn: Gói thư viện hóa học, quang phổ
* Huỳnh quang
– Quang phổ: với cách tử độ phân giải thấp và CCD tích hợp
– Lifetime: với laser xung pico giây, thiết bị điện tử TCSPC, đầu do đếm photon nhanh, ánh xạ huỳnh quang quang phổ và tuổi thọ cũng có sẵn
*An toàn laze
– Không có vỏ bọc laze: Loại 3B (tùy thuộc vào nguồn laser ngoài)
– Với vỏ laser: Loại 1
*Kích thước
– Rộng x Sâu x Cao: 975 mm x 610 mm x 1170 mm
– Trọng lượng: từ 114 kg
Xem video về Kính hiển vi Raman Edinburgh RMS1000<<<
Công ty CP Thiết Bị Khoa học H2TECH – Là đơn vị cung cấp các thiết bị khoa học kỹ thuật hàng đầu tại Việt Nam. H2TECH là đối tác của nhiều trường học các viện nghiên cứu và các trung tâm thí nghiệm. Là một trong những nhà phân phối tại Việt Nam, với nhiều hãng nỗi tiếng khác nhau trên thế giới như Rs Dynamics, Jasco, Edingburgh, …. Nếu bạn đang có nhu cầu về các dòng Máy quang phổ Raman, Kính hiển vi Raman hoặc thiết bị phòng thí nghiệm khác hãy liên hệ với H2TECH để được hỗ trợ cung cấp các thiết bị với mức giá hợp lý nhất.
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: 0974.567.006
028.2228.3019
Email: thietbi@h2tech.com.vn
Website: https://h2tech.com.vn
https://thietbihoasinh.vn
https://thietbikhoahoch2tech.com