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Spettroscopia e Spettrometri Raman

La spettroscopia Raman è una tecnica spettroscopica basata sull'effetto Raman. Per le sue caratteristiche, è considerata complementare alla spettroscopia infrarossa e rappresenta una tecnica comunemente utilizzata in analisi chimica e in studi sulla struttura dei composti chimici. In questo modo è possibile indagare anche molecole quali N2, inattive all'infrarosso.

Spettro Raman del paracetamolo.


Teoria

Nella spettroscopia Raman si utilizza tipicamente una luce laser nel campo visibile, nel vicino infrarosso o nel vicino ultravioletto. In questo modo è possibile eccitare i livelli energetici vibro-rotazionali delle molecole, osservando nel relativo spettro transizioni che sottostanno alla regola di selezione ?J=0, ±2 per vibro-rotori lineari e ?J=0, ±1, ±2 per vibro-rotori simmetrici. Devono essere soddisfatte le regole di Pauli: non tutte le rotazioni saranno permesse dal momento che i bosoni devono mantenere invariato il segno della loro funzione d'onda durante la rotazione e i fermioni devono cambiarla. Affinché si abbia l'eccitazione dei livelli vibrazionali la regola di selezione implica ??=±1.

Diagramma dei differenti livelli energetici implicati nelle transizioni studiate dalla spettroscopia Raman. Notare come la radiazione Stokes possieda minore energia rispetto alla radiazione incidente, mentre quella anti-Stokes ha un maggiore contenuto energetico.

La spettroscopia Raman è una spettroscopia di scattering dove si fa incidere sul campione la radiazione elettromagnetica monocromatica iniziale di intensità e frequenza nota e viene misurata la radiazione diffusa tramite rivelatore posto a 90º o 180º rispetto al cammino ottico lungo il campione. La radiazione può essere diffusa in tre modi: Stokes, anti-Stokes e Rayleigh (scattering elastico). La radiazione Stokes possiede energia minore rispetto alla radiazione originaria incidente, visto che una parte di tale energia è utilizzata per promuovere una transizione a un livello superiore. La radiazione anti-Stokes riceve invece un contributo energetico dallo stato eccitato quando passa a un livello inferiore, per cui è caratterizzata da maggiore energia. La radiazione Rayleigh risulta invece da scattering elastico e possiede la stessa energia della radiazione incidente.

La condizione necessaria affinché si verifichi la risonanza con la radiazione elettromagnetica è che la molecola sia anisotropicamente polarizzabile nel caso di transizione rotazionale, ovvero la vibrazione deve implicare una variazione della polarizzabilità nel caso di transizione vibrazionale. La cosiddetta "regola di esclusione" stabilisce che se una molecola possiede un centro di simmetria nessun modo vibrazionale può essere contemporaneamente Raman-attivo e attivo all'infrarosso: ad esempio, nel caso della molecola CO2 le transizioni Raman sono legate allo stretching simmetrico del legame C-O, mentre tale modo, non producendo variazione del momento di dipolo molecolare, non è invece attivo all'infrarosso. Per le altre molecole in generale è necessario ricorrere alla teoria dei gruppi per effettuare tale differenziazione dell'attività dei modi vibrazionali. Per molecole allo stato gassoso, analogamente al caso degli spettri infrarossi, è possibile ottenere uno spettro vibrorotazionale caratterizzato da tre rami spettrali: O (?J=-2), Q (?J=0, non sempre osservabile) ed S (?J=+2).

Microscopia Vibrazionale

Combinando un microscopio ottico con uno spettrometro Raman (o infrarosso) è possibile realizzare la microscopia vibrazionale ("microscopia Raman" o "microscopia infrarosso" rispettivamente). Il principio di funzionamento è semplice: una radiazione laser (o di sincrotrone) viene fatta incidere su una piccola area di campione e la luce diffusa, trasmessa o riflessa viene raccolta dal microscopio e quindi analizzata dallo spettrometro. Questa tecnica, con la quale si può arrivare a sondare aree fino a una dimensione sotto di 1 µm, trova utilizzo in ambito biochimico (ad esempio nello studio del ciclo vitale della cellula), biomedico (come nella differenziazione tra tessuto sano e malato) e farmacologico. Importante è anche il suo utilizzo applicato ai beni monumentali per lo studio dei pigmenti pittorici.
Fonte: http://it.wikipedia.org/wiki/Spettroscopia_Raman


Spettrometri Raman

Lambda Solutions, Inc. (LSI) progetta e realizza Spettrometri Raman ad elevate prestazioni integrando le capacità tecnologiche nel campo dell'ottica e dello sviluppo di software ed elaborazione dati. I sistemi di spettroscopia Raman, la Dimension-P1™ e la Dimension-P2™ forniscono la sensibilità, la risoluzione e la qualità a basso rumore richiesto per analizzare spettroscopia Raman per una vasta gamma di esigenze analitiche e applicazioni spettroscopiche avanzate.

Sistemi Dimension Raman

I Sistemi Dimension Raman sono molto potenti per alta sensibilità e risoluzione grazie all' integrazione di design proprietario in ottica ed all'utilizzo di detector CCD allo stato dell'arte. I sistemi Dimension Raman sono gestiti dal RamanSoft ™, completo di una interfaccia di facile utilizzo per l'acquisizione, l'elaborazione e l'analisi dei dati. Il Dimension-P1 ™, così come la più compatta Dimension-P2 ™, viene fornito con la sonda ad alta efficienza Vector Raman Probe ( LSI ™ ) oppure con la cella per campione e/o con il modulo per misura esterna per avere una versatilità maggiore. Entrambi sono disponibili in modelli ad alta risoluzione o standard.

Caratteristiche generali:

  • Trasporto di luce attraverso bundle di fibre ottiche: accoppiamento proprietario con stabilità dell'intefaccia
  • Probes per molteplici applicazioni: integrazione hardware e software per facilitare il lavoro dell' utente
  • Controllo del Laser attraverso computer
  • Kit per calibrazione automatica
  • Algoritmi per la rimozione del background, analisi e report dei dati, applicazioni guidate
  • Selezione del range di numero d'onda per analisi di database

Dimension-P1™ e Dimension-P2™ Raman System

I sistemi Dimension-P1™ e P2™ Raman System sono entrambi certificati CE e UL. Il cuore tecnologico è costituito da uno spettrometro Raman di elevata qualità, risultato ottenuto grazie all' integrazione di ottiche proprietarie e soluzioni software uniche. La sensibilità della sonda in fibra ottica e lo spettrometro ad elevata sensibilità, di marca Princeton Instrument e con sensore raffreddato termoelettricamente, portano a livelli di sensibilità e risoluzione necessari per rispondere alle esigenze della spettroscopia Raman anche in condizioni di analisi critiche. Il Dimension-P1™ ed il Dimension-P1™ sono disponibili con laser a lunghezze d'onda a 830, 785, 632, or 532 nm. I sistemi possono avere una configurazione per risoluzione standard (Numero d'onda fino a 3200 cm-1) o elevata ( 1.5 cm-1/pixel ).

Caratteristiche tecniche Spettrometri Raman
Specifiche tecniche Spettrometri Raman
Caratteristiche Software

Applicazioni:
Petrolchimica: analisi di solventi
Analisi di acidi grassi
Analisi di colesterolo
Analisi di acidi grassi insaturi 1
Analisi di acidi grassi insaturi 2
Identificazione ed analisi di plastiche e polimeri
Materiali inorganici
Farmaceutica
Analisi del Viagra
Forense


Dimension-M1™ Raman Microscope

Lambda Solutions propone anche un'accoppiamento unico nel suo genere fra i sistemi Raman Dimension-P e microscopi ottici Nikon o Olympus. Il risultato è un microscopio confocale Raman ad elevate prestazioni, che può essere fornito come un semplice upgrade di Microscopi già posseduti dall'utente (fornendo un adattatore meccanico) oppure come sistemi completi. Questa strumentazione permette quindi di raggiungere ottimi risultati in termine di risoluzione e sensibilità sia sul piano XY che sull'asse Z e può essere utilizzato con successo in ambito di minearologia o biologia.
Caratteristiche tecniche

Applicazioni:
Minerali, Biologia

 

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