Micro-Raman-Spektroskopie

[koestlfr]

Moin Stefan!

Ja, die Biologen bestrahlen derzeit die diversen lebenden Pflanzenteile IHRER Modellpflanzen in Modellversuchen.

Weisst du wie bei deiner Strahlenquelle die Speckles eliminiert werden?

Liebe Grüße
Franz

[Stefan_O]

Hallo Franz,

Speckles sind eine Interaktion des Lasers mit einer rauen Oberfläche, oder? Mein Laser macht diesbezüglich nichts, er kennt die wechselnden Oberflächen ja nicht. Im Ernst: ich möchte ja kein Bild einer Oberfläche aufnehmen, sondern ein zurückgestreutes Spektrum eines kleinen Punktes ausserhalb der Laser-Wellenlänge. Ich habe nirgendwo Hinweise gefunden, dass Speckles in irgendeiner Weise relevant für Raman-Spektrokopie wären. In 47 Büchern und Doktorarbeiten zum Thema Raman-Spektroskopie taucht "Speckle" nur ein einziges Mal auf, als Randbemerkung, dass diese beim "spatial filtering" partiell entfernt werden. Letzteres macht aber nur bei Gaslasern, um höhere Transversal-Moden loszuwerden, nicht bei guten DPSS Lasern. Auch in der konfokalen Mikroskopie spielen Speckles keine Rolle, da dort nur ein Punkt beleuchtet wird, keine Fläche.

Gruss,
Stefan

[Johannes Kropiunig]

Hallo Stefan,

ich möchte dich nur darauf hinweisen, dass du in deiner Antwort wohl irrtümlicherweise auf einen 325nm Filter verlinkt hast. Dies hat zumindest bei mir für reichlich Verwirrung gesorgt, jedenfalls bis ich mir die technischen Details auf deiner Homepage angesehen hatte.

Die von mir verwendeten Filter sind diese hier: http://www.semrock.com/FilterDetails.aspx?id=LP03-325RE-25

Bei einem grünen Laser wäre dieser Filter eine "kleine" Fehlinvestition, erst recht wenn ich deinen Satz richtig deute und du mehr als einen verwendest.  

Viele Grüße,
Johannes

[Stefan_O]

Danke, Johannes, Du hast natürlich Recht. Ich habe meinen Beitrag oben korrigiert, die richtige Filter ist: http://www.semrock.com/FilterDetails.aspx?id=LP03-532RE-25. Ja, das wäre eine rechte Fehlinvestition, wer hat auch schon eine 325 nm Helium-Cadmium-Laser in der Waffenkammer....

Gruss,
Stefan

[koestlfr]

Hallo Stefan!

Jein...."weist die Oberfläche keine systematischen Strukturen auf, so ist das Specklemuster vollkommen zufällig. Gibt es eine sich global wiederholende Feinstruktur, summieren sich die lokalen Beugungs- oder Streueffekte konstruktiv, was in der Röntgenstrukturanalyse ausgenutzt wird, um Strukturen im Bereich der Wellenlänge zu ermitteln."

Bei Laser-Mikroskopen wir dieser Effekt, zum Teil, mit sogenannten Wabenfiltern gebremst....

Liebe Grüße
Franz

[Johannes Kropiunig]

Hallo Stefan,

Und zwar in festem Verhältnis zur Anregungswellenlänge, allerdings sehr viel schwächer.

Weißt du in welchen Prozentbereich sich dieses "schwächer" bewegt?

Viele Grüße,
Johannes

[Stefan_O]

Hallo Johannes,

in der Literatur findet man als Daumenwert häufig den Faktor 10000 für das Verhältnis Rayleigh- zu Raman-Streuung. Der Faktor schwankt stark mit dem Material, es gibt sehr schwache und extrem starke Raman-Streuer. Horiba (einer der Hersteller kom. Systeme) schreibt: "....detect a signal that is weaker than the excitation signal by at least 6 to 8 orders of magnitude".

Gruss,
Stefan

[Holger Adelmann]

Sehr beeindruckend, Stefan, meinen Glückwunsch zu diesem schönen System!

viele Grüsse
Holger

[Johannes Kropiunig]

Hallo Stefan,

umso beeindruckender ist diese Entdeckung von Raman, 1928 stand ja noch keinen Laser und damit eine einfache und intensive monochromatische Lichtquelle zur Verfügung, von modernen Detektoren rede ich erst gar nicht. Was benutzte er für sein Experiment, Sonnenlicht, Prismen und Fotoplatten?

Viele Grüße,
Johannes

[Stefan_O]

Hallo Johannes,

"In our experiments, a beam of sunlight was converged successively by a telescope objective of 18 cm aperture and 230 cm focal length, and by a second lens was placed the scattering material, which is either a liquid (carefully purified by repeated distillation in vacuo) or its dust-free vapour. To detect the presence of a modified scattered radiation, the method of complementary light-filters was used. A blue-violet filter, when coupled with a yellow-green filter and placed in the incident light, completely extinguished the track of the light through the liquid or vapour. The reappearance of the track when the yellow filter is transferred to a place between it and the observer's eye is proof of the existence of a modified scattered radiation." C. V. Raman and K. S. Krishnan, Nature, 121(3048), 501, March 31, 1928

-> in den ersten Versuchen gab es kein Spektrum. Es wurde "lediglich" die Anregungswellenlänge herausgefiltert und nachgewiesen, das die Probe gestreutes Licht ausserhalb der Anregung abgibt. Ein kleines Wunder, dass das 18 cm Teleskop nicht die Probe abgefackelt hat.

(Prismen-)Spektrograph und Fotoplatten kamen danach, die Probenmengen waren nach heutigen Massstäben gigantisch (in heutigen Masseinheiten um die 3000000 μL), die Belichtungszeiten ebenfalls. Die Anregung erfolgte über gefilterte Hg-Bogenlampen.

Ein paar Fotos und eine nett gemachte pdf zur Geschichte und Technik gibt es hier: http://www.acs.org/content/acs/en/education/whatischemistry/landmarks/ramaneffect.html

Und Du hast natürlich Recht, was die Leistung angeht. Es ist immer wieder toll zu sehen, was für Entdeckungen mit low-tech gemacht wurden, sei es Raman oder Otto Hahn's Holzbrett-Aufbau.

Gruss,
Stefan

[Werner]

Ergänzung:

Die um die 1980er kommerziell erhältlichen Fluoreszenzspektrometer hatten eine 150-W-Xenonlampe, zwei Gittermonochromatoren und als Ausgabe einen Kompensationsschreiber. Digital war noch nicht.
Der Ramanpeak war deutlich auf dem Plot zu sehen.

Gruß   -   Werner