레이저 라만 스펙트럼 분석기

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개요

레이저 라만 분광기는 라만 산란 원리를 통해 물질 분자의 진동, 회전 및 기타 저주파 모태를 연구하는 스펙트럼 분석 기기이다.시료의 사전 처리가 필요 없는 비파괴적인 분석 도구로서 화학, 재료학, 생물학, 환경 모니터링, 약물 분석 등 여러 분야에 널리 응용된다.

제품 정보

1. 작업원리

1.1 라만 효과 기반

라만 분광학의 핵심은 라만 효과이다.구체적으로 말하면 빛 (일반적으로 단색레이저) 이 견본표면에 비칠 때 대부분 광자는 탄성산란을 하는데 이를 릴리산란이라고 하는데 적은 부분의 광자는 견본분자와 비탄성산란을 일으켜 광자의 에네르기에 변화를 초래하는데 이런 현상을 바로 라만산란이라고 한다.

라만 산란은 두 가지 범주로 나뉩니다.

스톡스 산란: 산란광 주파수가 입사광 주파수보다 낮으면 분자가 일부 에너지를 흡수했음을 나타낸다.

안티스톡스 산란: 산란광 주파수가 입사광 주파수보다 높으며, 분자가 일부 에너지를 방출했음을 나타낸다.

라만 분광기는 이러한 주파수 변화를 감지하여 분자 진동, 회전 및 내부 구조에 대한 정보를 얻습니다.각 물질의 라만 스펙트럼은 독특하기 때문에 서로 다른 화학 성분과 분자 구조를 식별하는 데 사용할 수 있다.

1.2 레이저 소스

레이저 라만 분광기에서 레이저는 샘플을 자극하는 데 사용되는 광원이다.레이저는 고도의 단색성, 방향성 및 상관성을 가지고 있어 샘플을 자극할 때 안정적이고 강한 광원을 제공하여 산란 신호의 강도를 높이고 배경 소음을 줄일 수 있다.흔히 볼 수 있는 레이저 광원에는 헬륨 네온 레이저, 아르곤 이온 레이저, 다이오드 레이저 등이 포함된다.

1.3 라만 산란 탐지

레이저가 샘플을 비추면 발생하는 라만 산란광은 광학계의 필터를 거쳐 강한 릴리 산란 신호를 제거하고 약한 라만 산란광을 남긴다.라만 산란광은 광섬유나 렌즈를 거쳐 전송되며, 광학 간섭 필터, 분광기 등의 장치를 거쳐 진일보한 분석을 진행한다.라만 산란광은 탐지기에 의해 수신되어 전기 신호로 전환되어 컴퓨터 처리를 통해 라만 스펙트럼을 얻는다.

2. 구조

레이저 라만 분광기의 구조는 일반적으로 다음과 같은 몇 가지 주요 부분으로 구성되어 있습니다.

2.1 레이저 소스

레이저 소스는 스펙트럼 분석에 필요한 고강도, 단색 광원을 제공합니다.흔히 볼 수 있는 레이저 소스는 헬륨 네온 레이저, 아르곤 이온 레이저, 그리고 근적외선 레이저 등이다.서로 다른 레이저 파장은 서로 다른 종류의 분자를 자극하여 선택적으로 라만 신호를 강화할 수 있다.

2.2 레이저 입사 광학 시스템

레이저 빔은 반사경, 렌즈 등 광학 소자를 통해 샘플에 초점을 맞춰야 한다.이 시스템은 레이저 빔이 적절한 각도와 강도로 샘플 표면에 비추어 라만 산란 신호를 자극하도록 보장하는 역할을 한다.

2.3 샘플 풀

샘플 풀은 레이저와 샘플이 상호 작용하는 영역입니다.샘플 풀은 일반적으로 샘플 테이블과 샘플 프레임으로 구성되며 광학 시스템의 안내로 샘플이 정확하게 배치되도록 보장할 수 있습니다.샘플 풀은 고체, 액체 또는 가스 형태가 될 수 있으며 많은 분광기는 자동 샘플 전송 시스템을 설계합니다.

2.4 라만 산란 광학 시스템

이 부분에는 라만 산란광을 수신하는 데 사용되는 반사경, 렌즈 및 광섬유가 포함되며, 종종 패스 필터 (릴리 산란광 제거용) 와 광학 간섭기 등의 장치가 있다.시스템은 라만 산란광을 분광기에 초점을 맞추어 파장 분석을 돕는다.

2.5 분광기

분광기는 라만 산란광을 파장별로 분리하는 핵심 부품이다.흔히 볼 수 있는 분광기에는 프리즘형 분광기와 래스터형 분광기가 있는데, 분광기는 서로 다른 파장의 라만 스펙트럼을 각 성분 스펙트럼으로 분해하여 고해상도의 스펙트럼 그래프를 제공할 수 있다.

2.6 탐지기

탐측기는 분광기가 분해된 후의 스펙트럼 신호를 포착하여 전신호로 변환하는 것을 책임진다.흔히 볼 수 있는 탐측기는 광전 배율 증폭관과 전하 결합 부품을 포함한다.측정기는 특히 저광도 및 다중 채널 신호의 포착에 적합하며 고해상도의 라만 스펙트럼 분석에 널리 사용됩니다.

2.7 데이터 처리 시스템

데이터 처리 시스템은 일반적으로 컴퓨터와 해당 소프트웨어로 구성되며 탐지기에서 신호를 처리하고 스펙트럼 그래프를 생성합니다.사용자는 소프트웨어 인터페이스에서 스펙트럼의 분석, 비교, 정량 분석 등 조작을 진행하여 샘플의 화학 성분과 분자 구조를 한층 더 해석할 수 있다.

3. 특징

3.1 비파괴적 분석

레이저 라만 분광기는 시료가 분석 중에 화학 반응이나 물리적 손상이 발생하지 않는다는 것을 의미하는 비파괴적인 분석 기술이다.따라서 진귀한 샘플, 박막 재료, 반도체, 약물 등의 분야에 대한 분석에서 독특한 장점을 가지고 있다.

3.2 고선택성 및 고해상도

라만 스펙트럼은 분자의 화학 성분, 구조 및 상태에 대해 매우 높은 선택성을 가지고 있다.라만 스펙트럼 분석을 통해 사용자는 분자 내부 진동, 회전 및 격자 등의 정보를 얻을 수 있습니다.또한 스펙트럼 해상도가 높아 물질과 구조에 따라 미세한 차이를 선명하게 구분할 수 있다.

3.3 복잡한 샘플 사전 처리 불필요

샘플을 직접 분석할 수 있어 분석 과정에서의 조작 절차를 줄이고 분석 효율도 높였다.

3.4 높은 감도와 넓은 적용

저농도 시료에 대한 민감도가 높아 미량의 화학물질을 검출할 수 있다.또한 서로 다른 레이저 파장을 선택함으로써 라만 분광기는 서로 다른 유형의 샘플 (고체, 액체, 가스) 과 다양한 분야의 응용에 적용된다.

3.5 진공 환경 불필요

라만 스펙트럼의 측정은 일반적으로 일반적인 대기압에서 이루어지며 특별한 진공 환경이 필요하지 않으므로 더 간편하고 비싼 장비 유지 보수가 필요하지 않습니다.

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