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Fundamentos de la espectroscopía Raman

Guía de Imagen Raman

Explicamos brevemente los fundamentos de la imagen Raman y nos centramos en las preguntas básicas sobre las imágenes 3D químicas.

Fundamentos de Raman Imaging

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¿Qué es la imagen Raman?

Los conceptos básicos de la espectroscopía de Raman

La imagen Raman se basan en la combinación de dos potentes técnicas analíticas: espectroscopía Raman y microscopía.

En la espectroscopía Raman, la información de la luz monocromática (láser) dispersada inelásticamente se utiliza para investigar la naturaleza química de la materia. Este proceso no es destructivo e incluso no es contacto de forma predeterminada.

Los conceptos básicos de la microscopía Raman

Tradicionalmente, la microscopía óptica se ocupa de muestras muy pequeñas. Imagínese utilizando un objetivo de 100 x para analizar una partícula de 1 micra de diámetro.

Si implementa un espectrómetro Raman en dicho microscopio, ahora podría obtener un análisis químico de esta pequeña partícula. Si combina estos datos espectrales con información espacial en dos o tres dimensiones, hablamos de imágenes Raman.

Acerca de las imágenes Raman

Ahora, usted toma ese pequeño punto de medición de un microscopio, y mueve secuencialmente la muestra debajo del punto.

Dependiendo del tamaño del paso de la platina, está generando información espectral resuelta espacialmente. Y si realiza una "cuadrícula" de medición de, por ejemplo, 10 x 10 micras, habremos generado lo que llamamos una Imagen Raman.

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¿Qué es una imagen Raman?

Una imagen química contiene información molecular en cada uno de sus píxeles. En una imagen Raman, estos píxeles se componen de espectros Raman completos. Esto significa que dicha imagen contiene una gran cantidad de información química de estos datos espectrales, pudiendo representar una imagen de falso color para enfatizar y caracterizar las propiedades de la muestra, como la estructura química o su composición.

Para responder a ciertas preguntas analíticas, los datos espectrales se pueden interpretar de muchas maneras. Una aplicación típica, por ejemplo, es la creación de imágenes de falso color para enfatizar y caracterizar las propiedades de una muestra. Esto proporciona una representación clara de la estructura química o la composición de la muestra.

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¿Cómo se crea una imagen Raman?

Este video muestra la creación de una imagen de Raman con el microscopio SENTERRA II Raman.

La mayoría de los microscopios Raman se utilizan para la creación de imágenes Raman, y el procedimiento es muy simple. Los espectros Raman se adquieren punto por punto dentro de un área definida, con distancias conocidas que agregan información espacial a los datos de Raman. En este proceso, el láser se centra en un único punto de la muestra, mientras que la muestra se mueve debajo del láser poco a poco, hasta que toda el área de interés es "analizada"

La información espacial adquirida puede ser de una, dos o tres dimensiones, y, por lo tanto, ¡incluso permite la exploración química en la muestra! De esta manera, se pueden dar respuesta a preguntas analíticas desafiantes, como la homogeneidad de un recubrimiento, la distribución de componentes o información sobre partículas y otros contaminantes.

 

Preguntas frecuentes sobre Imágenes de Raman

La gota que colmó el vaso

Preguntas frecuentes sobre imágenes Raman

 

¿Cuál es la resolución espacial de un microscopio Raman?

La óptica confocal del microscopio Raman filtra la señal Raman recopilada. Por lo tanto, el "pinhole" confocal controla el tamaño del punto en el que se recopila la señal Raman y mejora la resolución espacial.

La resolución espacial de un microscopio Raman confocal bien diseñado se limita finalmente por la difracción de la luz:

  • dradial a 0,61 ? / NA
  • daxial a 1,4o / NA

Por lo tanto, el microscopio Raman confocal puede lograr el análisis y la caracterización de las características de la muestra hasta aproximadamente la mitad del micrómetro.

¿Qué es la imagen Raman?

La imagen Raman es una técnica que genera imágenes con información espectral y espacial. Los espectros de Raman se recopilan de varias posiciones espaciales y, a continuación, cada espectro se reduce a un solo valor para el píxel correspondiente.

El método más común es el uso de la intensidad máxima, presentando la distribución química y la concentración. Las intensidades de múltiples picos, desplazamiento de pico, relación de pico, anchura de pico, etc. también se utilizan para generar imágenes Raman en varios escenarios. Los valores de píxel se muestran comúnmente como escalas de grises o falsos colores.

 

 

¿Cuánto tiempo necesita para una imagen Raman?

La medición de una imagen Raman incluye la adquisición de muchos espectros  Raman. Por lo tanto, para una imagen que contiene miles o incluso millones de espectros Raman, el tiempo total de medición podría ser significativamente largo.

La sensibilidad es de vital importancia en la generación de imágenes Raman, pues permite un corto tiempo de adquisición para cada espectro. Por lo tanto, la selección de la muestra objetivo, la potencia láser y la eficiencia óptica deben optimizarse para una adquisición de imágenes más rápida.

¿Puede un microscopio Raman medir las características debajo de la superficie?

Sí. El microscopio Confocal Raman tiene una resolución espacial limitada por la difracción en direcciones radiales y axiales. Por lo tanto, se pueden hacer perfiles de profundidad e imágenes Raman 3D para analizar distribuciones químicas bajo la superficie, a condición de que el láser y la dispersión Raman no sean fuertemente absorbidos por el material.

¿Se puede utilizar un microscopio Raman para el análisis de líquidos?

Sí. Como una de las principales ventajas de la espectroscopia Raman en comparación con FTIR, el agua tiene muy baja señal Raman y los compuestos disueltos en agua se pueden medir sin interferencias fuertes.  

Se puede colocar y medir una gota de un líquido en un portaobjetos para microscopio. Para muestras evaporadoras, una cubeta de cuarzo o un portaobjetos cóncavo de vidrio con cubierta de cuarzo permiten hacer mediciones Raman de líquidos sin contribución de la señal de fondo.