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Forschungsbereich

Primer & Chemische Oberflächenbehandlung

Raman-Spektroskopie

Die Raman-Spektroskopie ist eine molekülspektrosko­pische Methode, deren Basis der Raman-Effekt ist. Dieser beruht auf der inelastischen Streuung von elektromagnetischer Strahlung an Molekülen eines gasförmigen, flüssigen oder festen Materials.

Die Energieverschiebungen (Stokes und Anti-Stokes) im gestreutem Licht sind spezifisch für die Schwingungen der chemischen Bindung des Moleküls, sodass für chemische Verbindungen ein individueller spektraler „Fingerabdruck“ erhalten wird. Dieser dient der Charakterisierung sowie Identifizierung des Probenmaterials. Durch die Wechselwirkung des Moleküls mit Photonen werden Schwingungen verursacht, wobei von 106 eingestrahlten Photonen nur etwa 1 Photon inelastisch gestreut wird. Der geringen Sensitivität kann auf verschiedenen Wegen entgegengewirkt werden, z. B. durch resonante Anregung (Anregungswellenlänge in der elektronischen Absorption der Probe) oder höhere Laserleistung bzw. Anregungsfrequenzen (höherer Energieeintrag).

Ein Schema, bestehend aus Energieniveau und Spektren, zur Illustration des Raman-Effekts wird gezeigt.
Schema zur Illustration des Raman-Effekts

Neben der hohen molekularen Spezifität zeichnet sich die Raman-Spektroskopie durch die Möglichkeit von Analysen in wässriger Umgebung aus, sodass von nieder- über makromolekularen Substanzen bis hin zu biologischen Proben wie Bakterien und Zellen in situ untersucht werden können.

Die Raman Spektroskopie ist eine zerstörungsfreie Imaging-Technik, sodass weder eine Färbung noch Fixierung der Proben notwendig ist.

Die Resultate – Hellfeld-Aufnahme, erhaltene Raman-Spektren und Tiefenscan der Probe – einer Raman-analytischen Untersuchung eines beschichteten Kunststoffes werden gezeigt.
Raman-analytische Untersuchung eines beschichteten Kunststoffes: Hellfeld-Aufnahme, erhaltene Raman-Spektren und Tiefenscan der Probe

 

Gerätespezifische Daten:

  • Anregungslaser (fasergekoppelt) mit software-gesteuerter Laserleistungskontrolle
    • 457 nm (ca. 25 mW Ausgangsleistung)
    • 532 nm (ca. 75 mW Ausgangsleistung)
    • 633 nm (ca. 50 mW Ausgangsleistung)
    • 785 nm (ca. 125 mW Ausgangsleistung)
  • Exzellente beugungsbegrenzte Auflösung
  • Präzise Probenpositionierung (Reproduzierbarkeit ≥ 0,01 %)
  • präziser TrueScan kontrollierter Scantisch
    • Echtzeit Large Area Topographic Imaging (Erfassung der Probentopographie in Echtzeit während der Probenbewegung)
    • instantane TrueSurface Raman Mikroskopie (synchron-reguliertes Raman Imaging mittels topographischer Echtzeitinformation)
  • Ultra-High-Throughput-Spektrometer
    • UHTS300 für VIS (mit 600 Linien/mm und 1800 Linien/mm Gittern)
    • UHTS400 für NIR (inklusive 300 Linien/mm und 1200 Linien/mm Gitter)
  • Detektoren – hochempfindliche, thermoelektrisch gekühlte Spektroskopiekamera
    • für VIS: rückseitengedünnter CCD Chip, QE > 90 % 500 - 700 nm
    • für NIR: rückseitengedünnter Deep Depletion CCD Chip, QE > 95 % @ 800 nm
  • TrueSurface
    • Probenoberfläche wird durch integriertes Profilometer während der Messung im Fokus gehalten
    • konfokale Raman Imaging Messungen mit Nachführung entlang der Proben-Topographie
    • Korrelation zwischen Topographie-Bild und Raman-Signalen
  • ParticleScout
    • Partikelsuche im Videobild mit automatisierter Spektrenaufnahme
    • variable Parameter für Partikelauswahl
    • Kategorisierung von Partikeln (anhand von Spektren, Aspektverhältnis, Durchmesser etc.)
  • Polarisation
    • polarisationsaufgelöste Raman-Analysen
    • Weißlicht (Polarisationskontrast für Auflichtmikroskopie)
  • Spektren-Datenbank (> 20.000 Spektren)
  • Mehrzweck-Probenhalter für optimale Probenpositionierung und Befestigung
    • für runde Proben, Folien, Filme, Fasern etc.
    • verkippbar zur Korrektur von schrägen Oberflächen
    • Herstellung und Fixierung von Querschnitten

 

Betriebsarten:

  • Konfokales Raman-Spektral-Imaging (mit hoher Geschwindigkeit, Sensitivität und Auflösung)
  • Mappings in kontinuierliche Spektrenaufnahme als planare Scans (x-y-Achsen) sowie Tiefenscans (x-y & z-Achse)
  • Zeitreihen, Raster- und Linien-Messreihen
  • Aufnahme eines Raman-Spektrums an jedem lateralen und axialen Bildpixel / Einzelpunkt

 

Das Raman-Gerät ist mit einem Rasterkraftmikroskop gekoppelt, sodass neben chemischen auch topographische Informationen erhalten werden. Die Probe muss zwischen beiden Messungen nicht bewegt werden.

⇒ Für weitere Informationen oder Fragen zu unseren FuE- und Dienstleistungsangebot stehen wir Ihnen gern zur Verfügung.

 

Hersteller:

WITec Wissenschaftliche Instrumente und Technologie GmbH

Typ: 

alpha300 R
(kombiniert mit dem Rasterkraftmikroskop alpha300 A zu alpha300 RA)

Dr. Jörg Leuthäußer

Bereichsleiter
Primer und Chemische Oberflächenbehandlung

E-Mail
Telefon: +49 3641 2825 48