Choosing the Most Suitable Laser Wavelength For Your Raman Application

Význam tématu

Volba vhodné vlnové délky excitačního laseru je zásadní pro optimální výkon dispersní Ramanovy spektroskopie. Různé vlnové délky nabízejí odlišnou efektivitu Ramanova rozptylu, citlivost na fluorescenci a tendenci k ohřevu vzorku. Správný výběr usnadňuje analýzu široké řady organických i anorganických materiálů v praxi, od forenzních aplikací až po průmyslovou kontrolu kvality.

Cíle a přehled studie

Cílem textu je poskytnout komplexní porovnání tří běžně používaných vlnových délek laseru (532 nm, 785 nm, 1064 nm) z hlediska: efektivity Ramanova signálu, rušení fluorescencí, absorpce energie a praktického využití při měření různých vzorků.

Použitá metodika a instrumentace

• Ramanovy spektrometry i-Raman® Plus 532S a 785S (Metrohm AG) s CCD detektorem chlazeným TEC, vysokým dynamickým rozsahem a vláknovým sondovým vstupem.
• Dispersní InGaAs matice u 1064 nm přístrojů pro zajištění citlivosti v NIR oblasti.
• Konfigurace rozmezí Ramanova posunu: 65–4200 cm⁻¹ (532 nm) a 65–3350 cm⁻¹ (785 nm).

Hlavní výsledky a diskuse

• Efektivita Ramanova rozptylu klesá s čtvrtou mocninou vlnové délky (532 nm > 785 nm > 1064 nm), což přímo ovlivňuje dobu akvizice a intenzitu signálu.
• Fluorescence je nejvýraznější při 532 nm, střední při 785 nm a minimální u 1064 nm, díky čemuž se delší vlny preferují pro tmavé, barvené a přírodní materiály.
• Absorpce a ohřev vzorku roste s vlnovou délkou; při 1064 nm je riziko tepelných artefaktů nejvyšší.
• Příkladové studie: toluen bez problémů měřitelný všemi vlnami; uhlíkové nanotrubice a anorganické oxidy preferují 532 nm; většina organických látek vykazuje nejlepší kompromis při 785 nm; tmavé oleje a fluorescenční vzorky vyžadují 1064 nm.

Přínosy a praktické využití metody

Volba 532 nm laseru poskytuje vysokou citlivost pro anorganické materiály, 785 nm zajišťuje vyvážený poměr signálu a potlačení fluorescence pro většinu chemikálií, zatímco 1064 nm minimalizuje fluorescenci u komplexních biologických nebo přírodních vzorků.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace více vlnových délek v jednom přístroji pro flexibilní analýzu vzorků.
• Pokročilé detektory s širším rozsahem a vyšším rozlišením pro 1064 nm systémy.
• Využití strojového učení a multivariační analýzy pro automatizovanou interpretaci spekter.

Závěr

Optimalizace vlnové délky excitačního laseru je klíčová pro dosažení kvalitních Ramanových spekter. Zatímco 785 nm nabízí univerzální řešení pro většinu organických materiálů, volba 532 nm či 1064 nm je vhodná pro specifické aplikace s ohledem na fluorescenci a tepelnou stabilitu vzorku.

Reference

• Carbon Analysis with High Signal-Throughput Portable Raman Spectroscopy, Metrohm AG.
• Metrohm AG, Ionenstrasse 9100 Herisau, Švýcarsko.