طیف‌سنجی رامان (RAMAN)

موضوع مقاله : تجهیزات

عنوان مقاله : طیف‌سنجی رامان (RAMAN)

تاریخ : 1384/05/30تعداد بازدید : 7882

طیف‌سنجی رامان

برهم‌کنش نور با ماده در ناحیه زیر قرمز می‌تواند به دو صورت جذب و       پراکندگی انجام گیرد. این دو پدیده اساس شناسایی و اندازه‌گیری ترکیبات به       دو روش طیف‌ نورسنجی جذبی زیرقرمز و پراکندگی رامان را تشکیل می‌دهند.
      پدیده پراکندگی رامان، دارای علامت ضعیفی است. به همین دلیل تا سال 1982       این پدیده شناخته نشده بود. البته باید خاطر نشان نمود که چندین سال قبل از       کشف پدیده رامان، پراکندگی نور به وسیله جامدات، مایعات و گازهای شفاف مورد       بررسی قرار گرفته بود. چند ماه پس از کشف رامان، فیزیکدانان روسی به طور       مستقل در زمینه وجود این اثر در بلورها به نتایج جالبی دست یافتند و این       پدیده را به جای اثر رامان،‌ پراکندگی مرکب نامیدند.
      در سالیان اخیر پیشرفت تکنیک‌های لیزری موجب بررسی بیشتر در مورد اثر رامان       و کشف تعدادی از پدیده‌های مرتبط به آن شده است. با توجه به توانایی‌های       لیزر از جمله قابلیت تشدید، تمرکز و اهمیت این خواص در رابطه با پدیده       رامان، لیزر به عنوان منبع مناسبی برای طیف سنجی رامان به شمار می‌رود. در       این روش عموماً از لیزرهای آرگون و کریپتون استفاده می‌شود. (چون موج       پیوسته بالایی دارند). البته اغلب لیزرهای رنگینه‌ای قابل تنظیم در       پراکندگی رامان به کار برده می‌شوند.
      طرح ساده‌ای از یک طیف بین لیزری رامان در شکل زیر نشان داده شده است [1].

شکل1- طیف بین لیزری رامان

نور تکفام لیزر He-Ne بسته به شرایط میل نمونه و هدف آزمایش به وسیله عدسی L متمرکز و یا باز می‌شود. نمونه در سلی قرار دارد که باید از شفافیت مناسبی برخوردار باشد. تابش پس از عبور از نمونه به آیینه مقعر M برخورد و پرتوهایی که پراکندگی نیافته‌اند دوباره به سوی نمونه باز می‌گردند. بدین ترتیب میان گذری نوری افزایش می‌یابد. پرتوهای پراکنده شده در جهت‌های مختلف توسط یک عدسی همگرا ) (Lکه در یک طرف سل نمونه تعبیه گردیده، جمع‌آوری می‌شود. از سوی دیگر یک آیینه مقعر ) (M برای افزایش پرتوهای پراکنده شده در سمت مقابل دستگاه قرار دارد. قطبش پرتو خروجی از عدسی توسط قطبش سنج (P) مورد بررسی قرار می‌گیرد. در صورتی که این اندازه‌گیری صورت نپذیرد، پرتو مستقیما وارد تکفام ساز پیمایشی می‌شود و سپس به یک آشکار ساز (PM) هدایت می‌گردد. از آنجا که پراکندگی رامان شدت ضعیفی دارد لذا از یک تقویت کننده الکتریکی (A) استفاده می‌شود. نهایتاً به کمک ثبات (CR) تغییرات شدت بر حسب فرکانس ثبت می‌گردد. البته برای کنترل کل سیستم،اؤ یک دستگاه هماهنگ کننده (D) نیز استفاده می شود.
کاربردها

طیف‌ سنجی رامان برای شناسایی ساختار مولکولی بسیار مناسب است با این روش تعیین فرکانس‌های چرخشی و ارتعاشی مولکول، ارزیابی هندسی و حتی تقارن مولکول‌ها امکان پذیر است. در برخی موارد که امکان تعیین ساختار مولکولی وجود ندارد، می‌توان با تکیه بر فرکانس‌های ثبت شده‌، قرار گرفتن اتم‌ها در یک مولکول را بررسی کرد. اطلاعاتی که توسط طیف سنجی مادون قرمز و رامان به دست می‌آید، بسیار مشابه هستند. به تازگی ساختار پیچیده مولکول‌های زیستی با طیف سنجی رامان تعیین شده است. طیف رامان اطلاعات با ارزشی را نیز در زمینه فیزیک حالت جامد ارائه می‌کند. چون طیف‌ سنجی رامان را می‌توان به راحتی برای مطالعة اجزاء و گروه‌های شیمیائی در محیط آب به کاربرده استفاده از این تکنیک در مطالعه موجودات زنده از اهمیت خاصی برخوردار است.

برخی از کاربردهای مهم طیف‌ سنجی رامان در فناوری نانو عبارتست از:

         1- شناسائی و جداسازی برخی از ترکیبات آلی و معدنی [2]
         2-تعیین ساختار شیمیائی ترکیبات [2]
         3-تعیین شرایط مرزی برای میدان الکتریکی در نزدیکی سطح [3]
         4-با استفاده از طیف سنج رامان برای آنالیز ذرات نانومقیاس برخی          از ملکولهای آلی [4] و نانو کریستالهای DNA [5] و نانو تیوپ کربن [6]          می توان استفاده نمود.
         5- برای تعیین قطر کربن [7] و کایرالیته کربن [8] (کربن کایرال، کربنی          است که چهار گروه اتم متصل به آن متفاوت باشد) و تعیین قطر نانو ذرات          معدنی [8] می توان از طیف سنج رامان استفاده نمود.

مراجع

      [1]. D. A. Skoog, D. M. West Holt, "Principle of       Instrumental Analysi"s, Saunders College Publishing, Sixth edition,       1994.
      [2]. B. Dragnea, "Near Filed Scanning Optical Microscopy": Chemical       Imaging, Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology, Dekker       Publication, 2004.
      [3]. Hallen H.D. Ayars E.J. Jahncke C.L., "The effects of probe boundary       conditions and propagation on nano-Raman spectroscopy", Journal of       Microscopy, vol. 210, no. 3, pp. 252-254(3), 2003.
      [4]. Y. Inouye, N. Hayazawa, K. Hayashi, Z. Sekkat and S. Kawata, Proc.       SPIE, 3791, 40 (1999).
      [5]. N. Hayazawa, Y. Inouye, Z. Sekkat, and S. Kawata, J. Chem. Phys.,       117, 1296 2002.
      [6]. N. Hayazawa, T.Yano, H. Watanabe, Y. Inouye, and S. Kawata, Chem.       Phys. Lett.,376, 174, 2003.
      [7]. D. Roy a, Manish Chhowalla b,*, H. Wang c, N. Sano c, I. Alexandrou       c,
      T.W. Clyne a, G.A.J. Amaratunga , Characterisation of carbon nano-onions       using
      Raman spectroscopy, Chemical Physics Letters 373, 2003, 52–56, 2003.
      [8]. Tomoya Ohno, Daisuke Suzuki, and Hisao Suzuki Size Effect for       Barium Titanate Nano-particles, KONA, No.22, 2004.

ضمیمه1- فهرست Raman های موجود در کشور

طیف سنجی رامانRaman) Raman Spectroscopy)
ردیف	دانشگاه	مدل	نوع
1	آزمایشگاه عمومی ومرکزی – پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران	FRA106/S	عضو

ضمیمه2 –فهرست مدل های مختلف Raman

طیف سنجی رامان Raman) Raman Spectroscopy)
ردیف	مدل	شرکت	کشور
1	FRA 106/s	Bruker	Germany
2	960	Thermo Nicolet	Unite State