Technik
NIR-FT-Raman-Spektroskopie
NIR-FT-Raman-Spektroskopie
Materialien können bei der Anregung des Raman-Effekts Fluoreszenz zeigen, die das Raman-Spektrum überlagert. Aufgrund der großen Intensitätsunterschiede beider Erscheinungen ist es dann schwierig bis unmöglich, ein Raman-Spektrum des Materials aufzunehmen. Da der Intesitätsunterschied mehrere Größenordnungen umfassen kann, gleicht in diesem Fall die Aufnahme eines Raman-Spektrums der Suche nach der Nadel im Heuhaufen.
Grundsätzlich wird Fluoreszenz vermieden, wenn die Anregungswellenlänge weit von einem elektronischen Übergang entfernt ist. Durch die Anregung des Raman-Effekts im nahen Infrarot (NIR) bei 1064 nm tritt die Fluoreszenzanregung praktisch nicht mehr auf. Jedoch verringert sich die Intensität der Raman-Streustrahlung mit der 4. Potenz der absoluten Wellenzahl so drastisch, daß das Spektrometersystem eine besonders große Empfindlichkeit besitzen muß.
Technische Vorteile der NIR-FT-Raman-Spektroskopie
Durch Verwendung von Raman-Spektrometern mit Interferometer ist es möglich diesen Intensitätsverlust durch einen vergrößerten Strahlungsfluß auszugleichen. Diese Eigenschaft wird als Jacquinot-Vorteil bezeichnet und beruht auf der Verwendung von kreisförmigen Abbildungen mit relativ großen Durchmessern. Bei der Spektrenaufnahme wird zunächst ein Interferogramm erhalten, aus dem durch eine Fourier-Transformation (FT) in eine Spektrum berechnet wird.
Bei der Anregung mit einer Wellenlänge von 1064 nm besitzen Germanium (Ge)- und Indium-Gallium-Arsenid(InGaAs)- Detektoren ihre größte Empfindlichkeit im Bereich der zu detektierenden Raman-Spektren. Lichtleitfasern haben im entsprechenden Spektralbereich die maximale Transmission, die es möglich macht sowohl die Laserstrahlung als auch die Raman-Streustrahlung über Entfernungen von mehreren Metern praktisch ohne Verluste zu transportieren.
Einschränkungen durch die Eigenabsorption von organischen Lösungsmitteln und Wasser
Ein Nachteil der NIR-FT-Raman-Spektroskopie ist die Eigenabsorption von organischen Lösungsmitteln, der Probe an sich und besonders von Wasser. Jedoch liegt im Absorptionsspektrum des Wassers die Anregungswellenlänge in einem Absorptionsminimum, so daß die Anregung bis in mehrere Millimeter Tiefe ohne nennenswerte Abschwächung erfolgen kann. Das Raman-Streulicht wird besonders in einem spektralen Bereich absorbiert, wo praktisch keine Raman-Banden auftreten. Einzige Ausnahme ist der Valenzschwingung von Disulfid-Brücken. So lassen sich bei geringen Schichtdicken Eigenabsorption Raman-Spektren mit einem guten Signal/Rausch-Verhältnis erhalten.
