ТерРаЛаб НТС
Общество с ограниченной ответственностью
Контакты

Тройной спектрометр комбинационного рассеяния

Тройной КР спектрометр

Спектроскопия комбинационного рассеяния или рамановская спектроскопия давно используется во многих физических, физико-химических и биологических лабораториях мира для определения и характеристики химических свойств и структуры материалов методом неразрушающего бесконтактного контроля.

На мировом рынке существует несколько компаний, специализирующихся на производстве спектрометров для таких исследований (Jobin Yvon, Renishaw, Kaiser Optics). Принцип работы рамановских спектрометров основан на эффекте комбинационного рассеяния света или эффекте Рамана, возникающем при рассеянии лазерного излучения веществом. В рассеянном свете появляются дополнительные частоты, определяемые колебаниями молекул этого вещества. Анализ полученного спектра позволяет определять собственные частоты колебаний молекул рассеивающего вещества, а это, в свою очередь, дает информацию о химическом составе и структуре вещества.

Качество получаемых спектров, и в свою очередь, достоверность получаемой информации главным образом определяется аппаратными возможностями используемого спектрометра. Наиболее важными его характеристиками являются возможность подавления линии возбуждения и спектральное разрешение. Один из возможных путей для улучшения этих характеристик является использование спектрографа высокого разрешения в комбинации с узкополосным интерференционным фильтром для подавления линии возбуждения. Такая комбинация используется в приборах компаний Renishaw и Kaiser Optics. Эта схема подразумевает работу только с одним источником возбуждения, при этом эффективность подавления линии Рэлея часто не достаточна для регистрации низкочастотных вращательных переходов.

Наилучший результат получается при использовании тройного спектрометра, состоящего из двойного входного монохроматора, который используется для подавления линии возбуждения, и выходного каскада - спектрографа с высоким разрешением, который служит для получения спектров комбинационного рассеяния. По этому пути при создании спектрометров пошла американская компания Jobin Yvon. Их спектрометры существуют на рынке достаточно давно. С помощью таких приборов могут быть получены спектры комбинационного рассеяния высокого качества, однако конструкция спектрометра очень сложна, требует точной настройки и юстировки и не подразумевает возможности адаптации и модификации.

В настоящее время прослеживается ситуация когда на рынке отсутствуют приборы подобного класса которые, могут быть использованы как в задачах комбинационной спектроскопии, так и, например, в спектроскопии с временным разрешением. При необходимости заказчик вынужден приобретать готовый спектрометр комбинационного рассеяния, стоимость которого обычно очень высока. Однако многие организации уже обладают спектроскопической техникой, которая при определенных условиях может быть модифицирована и включена в состав спектрометра комбинационного рассеяния, при этом сохранив возможность работы в параллельной задаче. При этом естественно для заказчика нет необходимости в приобретении полного комплекта, а достаточно купить только недостающие части прибора.

Идея разработки

В основе прибора лежит оригинальная идея соединения трех моторизованных спектрографов, в которых использована несимметричная оптическая схема Черни-Тёрнера с тороидально-сферическими зеркалами. В качестве базовых модулей можно рассматривать, например, спектрографы производства Солар TII (Беларусь), ЛОМО (Россия), Acton Research Corporation (США) и др.

Спектрометр представляет собой конструкцию, состоящую из кюветного отделения и тройного монохроматора/спектрографа. В комплект также может быть включен источник возбуждения (лампа или лазер) и одно или многоканальный детектор полезного сигнала. Все элементы спектрометра устанавливаются на общей опоре. Первые два каскада тройного монохроматора/спектрографа, работающие в режиме вычитания (сложения) дисперсии используются для подавления линии возбуждения. Третий каскад используется для получения спектров комбинационного рассеяния.

Главным преимуществом созданного тройного спектрометра является возможность легкого переключения из режима "вычитания" дисперсии, обычно используемого в спектроскопии комбинационного рассеяния, в режим "сложения" дисперсии, обычно используемый в спектроскопии с временным разрешением. При этом переключение осуществляется при помощи программного обеспечения и не требуется ни дополнительных оптических элементов, ни сложной последующей юстировки и настройки оптической системы, что было необходимо ранее в приборах данного класса.


Контакты