طیف‌سنجی رامان از پراکندگی غیرالاستیک فوتون‌ها از مولکولها، برای شناسایی گروه‌های عاملی، بلورینگی و تنش‌ها و کرنش‌ها استفاده می‌کند. این ابزار به طور گسترده ای در حوزه طیف سنجی برای تجزیه و تحلیل مولکولی کمی و کیفی استفاده می شود، با کاربردهای مختلف از تحقیقات دانشگاهی پیشرفته تا غربالگری امنیت فرودگاه… . میکرواسپکتروفتومترها یکی از دستگاه های مجهز به این تکنیک هستند.
در ادامه به چند مورد از کاربردهای طیف‌سنجی رامان اشاره میکنیم
طیف سنجی رامان و تشخیص پزشکی
طیف‌سنجی رامان مکرراً نشان داده است که به دلیل توانایی در ارائه اثر انگشت مولکولی غیر تماسی و غیر مخرب از بسیاری از نشانگرهای زیستی رایج فیزیولوژیکی، پتانسیل زیادی برای تشخیص و نظارت پزشکی دارد. تنها در زمینه تشخیص سرطان، هزاران مقاله تحقیقاتی منتشر شده است، از کاربردهایی مانند تشخیص مرز بین عمل سرطان در حین برداشتن تومور پستان، مغز و دهان تا آزمایش ادرار برای نظارت بر پاسخ سرطان ریه به درمان.
نه تنها بیشتر مولکول های زیستی رایج مانند اسیدهای نوکلئیک، پروتئین ها، لیپیدها و چربی ها به دلیل ساختار مولکولی غیرقطبی، بسیار رامان فعال هستند , بلکه – شاید مهمتر از آن – فراوانی آب در این نمونه ها با طیف ها تداخلی ندارد. قطبیت شدید مولکول های آب این دوگانگی بین مقاطع پراکنده درشت مولکول‌های بیولوژیکی و آب چیزی است که به رامان اجازه می‌دهد هم روی بافت و هم در مایعات بدن برای شناسایی عوامل بیماری‌زا، اختلالات خونی، سرطان‌ها و سایر ناهنجاری‌ها استفاده شود.
به دلیل پیچیدگی مولکول های بیولوژیکی، آنها تمایل به تولید ویژگی های طیفی بسیار گسترده تری نسبت به سایر مولکول های رامان فعال دارند.
تست ویفر سیلیکونی
یکی دیگر از کاربردهای طیف‌سنجی رامان که در حال پیشرفت است، به ویژه در صنعت فتوولتائیک، نظارت بر تنش ها و بلورینگی در ویفرهای سیلیکونی است. سیلیکون کریستالی خالص در تبدیل نور به الکتریسیته بسیار مؤثرتر از همتای آمورف خود است و به همین دلیل در تولید بیش از 85 درصد از سلول‌های خورشیدی تجاری موجود در بازار امروزی استفاده می‌شود.
سیلیکون کریستالی قادر به تولید راندمان تبدیل تا 20% است، در حالی که در مقایسه، سلول های خورشیدی سیلیکونی آمورف کمتر از 10% راندمان را تا امروز ارائه می دهند.در نتیجه، کنترل کیفیت این دستگاه‌ها در سطح ویفر برای اطمینان از عملکرد اوج حیاتی است. طیف سنجی رامان یک ابزار ایده آل برای این کار است. از آنجایی که این اثر به قطبش حساس است، جهت‌گیری ساختار مولکولی سیلیکون بر طیف‌های رامان پراکنده تأثیر می‌گذارد.
برای سیلیکون کریستالی خالص، تنها یک ارتعاش مولکولی مجاز وجود دارد که منجر به یک پیک طیفی باریک در 521 سانتی متر-1 می شود. با این حال، در مورد سیلیکون آمورف که مولکولها به‌طور تصادفی جهت‌گیری می‌کنند، نوار جابه‌جا می‌شود و بزرگ می‌شود و در نتیجه یک قله بسیار عریض در مرکز 480 سانتی‌متر-1 ایجاد می‌شود.
علاوه بر این، حتی اگر ویفر از سیلیکون کریستالی خالص ساخته شده باشد، اما در طول فرآیند تولید تحت تنش یا کرنش قرار گرفته باشد، کارایی و طول عمر سلول خورشیدی را نیز کاهش خواهد داد. این تنش منجر به تضعیف پیوندهای مولکولی می شود و باعث ایجاد تغییرات جزئی در فرکانس ارتعاش می شود که با نگاه کردن به تغییر در قله رامان قابل تشخیص است.
برای هر دوی این کاربردها، حساسیت معمولاً به دلیل سطح مقطع رامان بزرگ سیلیکون نگران کننده نیست، اما وضوح بالا برای تشخیص جابجایی های کوچک در پیک 521 سانتی متر-1 از تنش ها و کرنش ها بسیار مهم است. همچنین مهم است که توجه داشته باشید سیلیکون برای داشتن یک پیک فوتولومینسانس در مادون قرمز نزدیک منحصر به فرد است، و استفاده از لیزرهای تحریک طول موج مرئی را ترجیح می دهد و راندمان پراکندگی رامان سیستم را بیشتر می کند.
بازرسی ورودی
آخرین کاربرد برای کاوش، بازرسی مواد ورودی برای تولید داروسازی و مواد غذایی است. هر دو از همان توانایی انگشت نگاری طیف سنجی رامان استفاده می کنند که در بخش بیومدیکال در بالا توضیح داده شد.
در طول ده سال گذشته این برنامه تا حدی منجر به انفجار تولید سیستم های رامان دستی شده است. به دلیل توانایی آن در سرعت بخشیدن سریع به فرآیند تأیید مواد، سیستم های رامان دستی به مواد خام اجازه می دهد تا به سرعت از منطقه قرنطینه به طبقه تولید منتقل شوند. این معمولاً با ادغام لیزر، طیف‌سنج و واحد پردازش داده در یک دستگاه دستی منفرد با شیمی‌سنجی تعبیه‌شده برای تأیید هویت مواد فعال دارویی (API)، مواد کمکی و سایر مواد دارویی انجام می‌شود.
رامان برای این کاربرد ایده آل است زیرا لیزر را می توان از طریق بسته بندی شفاف نوری فوکوس کرد و امکان تجزیه و تحلیل محتویات را بدون باز کردن محصول و قرار دادن محتویات آن در معرض محیط فراهم می کند.
سخن آخر
در حالی که سه کاربرد مورد بحث در بالا تنها کاربردهای طیف‌سنجی رامان نیست با ادغام آن با یک میکروسکوپ می تواند کاربرد های بیشتری برای آن تعریف کرد. میکرواسپکتروفوتومتر ها می توانند بسته به نیاز شما طراحی شوند. به دلیل گستره وسیعی از کاربردهای میکرواسپکتروفوتومترها، تعیین اینکه کدام طیف‌سنج برای هر کاربرد خاص مناسب‌تر است، اغلب گیج‌کننده است. متخصصان ما برای کمک به شما در دسترس هستند. پس با ما تماس بگیرید.
