Espectroscopia Raman/ componentes de un espectrómetro

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Mis más cordiales saludos a la comunidad científica de steemit en especial a mis amigosa de #STEM-Espanol. Hoy vengo con la continuación de mi publicación anterior sobre espectroscopia Raman, en ese momento escribí un breve resumen sobre la teoría involucrada en este fenómeno, pero esta vez hablaré sobre el funcionamiento de la instrumentación usada para estudiar la espectroscopía Raman y las técnicas correspondientes utilizadas para medir este fenómeno.

Como ya sabemos, la espectroscopía Raman nos proporciona información muy importante sobre las vibraciones moleculares dentro de la estructura cristalina de un material, que puede utilizarse tanto para la identificación como para la cuantificación de las muestras que se van a caracterizar.

La técnica básicamente consiste en iluminar una fuente de luz monocromática en n material y detectar dicha luz dispersada, dicha luz tiene la misma frecuencia que la fuente de excitación, es decir, la mayor parte de la luz dispersa y esto se conoce como la línea Rayleigh o dispersión elástica, la pequeña porción de luz dispersa que permanece se mueve en energía a partir de la frecuencia de la luz láser debido a interacciones electromagnéticas o vibraciones dentro de la molécula del material caracterizado. Después de que ocurre este fenómeno y cuando la intensidad de la luz cambia en función de la frecuencia, obtenemos el espectro que estamos buscando, que se denomina espectro Raman.

Componentes utilizados en la espectroscopía Raman


Láser

Es la fuente de excitación y es el componente principal sin el la luz no pueda dispersarse, existen muchos tipos de láser pero el más recomendado para realizar esta técnica de espectroscopia es el color rojo Helio-Neón, que produce una gran potencia, hay que tener en cuenta que la intensidad para producir la dispersión Raman es muy débil, por lo que se necesita una fuente de excitación muy poderosa, es decir que las intensidades sean mayores que el ruido del equipo. El láser He-Ne tiene una gran longitud de onda de aproximadamente 630 nm, por lo que es la fuente más utilizada, debido a su alto grado de coherencia de fase, lo que la hace muy monocromática. Otros tipos de láser utilizados son los de Ar que tienen una longitud de onda de alrededor de 500 nm.


Fibra óptica:

Es el medio por donde viaja la luz láser, para alcanzar la muestra y excitarla.

Durante su viaje hay dos formas, una que es donde la luz láser es guiada a la cabeza óptica del espectrómetro, y la otra es la que recoge y transporta la luz láser al monocromador. Normalmente en los experimentos cuando montamos el equipo se usa una longitud mayor a 10 metros con un diámetro de 110 μm.


Cabeza óptica:


Componentes de la cabeza óptica de un espectrómetro

Está compuesto de diferentes dispositivos entre ellos;

El filtro, donde ocurre la interferencia de longitud de onda, su función es permitir que el componente láser pase a la frecuencia que queremos. Está compuesto por los filtros nocht y edge, que eliminan toda la información de contacto durante el procedimiento.

El espejo,permite la ruta bidireccional entre la luz y la excitación, su objetivo es reflejar la luz que va a la muestra que se va a caracterizar, y luego la información se recoge de nuevo a través de la fibra óptica.

Lente: enfoca la concentración de luz láser en el área donde se analiza la muestra, también es responsable de recolectar toda la luz dispersa y luego realizar el análisis correspondiente.

Cámara: permite controlar el área donde la incidencia del láser se produce correctamente, se compone de una cámara pequeña que proporciona información adecuada sobre la imagen de muestra del material y también tiene un espejo que se puede colocar de la manera que desee giro controlado por medio de tornillo movible.


Monocromador


Esquema del espectrómetro muestra la función que realiza el monocromador Imagen bajo licencia Creative Commons autorSobarwiki

Cuando la luz del láser es captada por la cabeza del espectroscopio y, a su vez, la toma por medio de fibra óptica, esta señal finalmente llega al monocromador, cuyo principal objetivo es capturar dicha señal enviada por el láser y separar los componentes de los especímenes. . Dicho componente está formado principalmente por ranuras, ranuras de entrada y salida, espejos, colimador.


Dispositivo de carga acoplada


Dispositivo de carga acoplada CCD Imagen de dominio publico bajo licencia CCO

Que en su acrónimo mejor conocido como el CCD es un condensador que convierte los fotones enviados por el láser a través de la fibra óptica, después de pasar a través de los espejos en una señal similar, el CCD es responsable de capturar esta señal, la recibe digitaliza los datos enviados y finalmente lo envía a una computadora que muestra los espectros de luz del material.


Software


Ejemplo de programa analizador de espectro Imagen de dominio publico bajo licencia CCO autor Gerovitus

Es la última fase que se presenta en el sistema de medición, a través de este programa de computadora se puede visualizar el patrón espectral obtenido, existe una gran variedad de programas que ayudan a analizar este tipo de información, los más utilizados son el LabSpec o el SpectraPro, permite para observar e identificar bandas en los modos vibraciones, líneas espectrales, transformadas de Fourier, etc.

Y hasta aquí llegamos por hoy, próximamente compartiré más información acerca de la espectroscopia.


Para más información


Componentes de un espectrómetro

Espectrómetro óptico

Espectrofotómetro

Espectroscopia Raman

Efecto Raman

Espectroscopia

Dispersión de la luz


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Saludos Carlos

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Buena información de esta segunda parte. Saludos.

Saludos @carloserp-2000. Excelente trabajo y contenido el que nos traes. Me Fascina este tipo de análisis. La espectroscopia en todo un mundo. Gracias por nutrirnos.



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Excelente el complemento que nos presenta sobre la espectroscopia raman, saludos..

Excelente post @carloserp-2000, muy informativo, estaré pendiente de los próximos, saludos.

Excelente articulo amigo!! Muy completo!

Vale que buena revisión, mi papa ha trabajado con estos equipo y es bueno saber como están como puestos.

Excelente y muy educativo artículo @carloserp-2000. Gracias por compartirlo. Saludos cordiales.

Saludos estimado @carloserp-2000 excelente aporte y muy importante información sobre este maravilloso equipo