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共聚焦顯微拉曼光譜儀在高聚物領(lǐng)域的應(yīng)用 光譜儀技術(shù)指標(biāo)

時(shí)間:2020-07-29    來(lái)源:儀多多儀器網(wǎng)    作者:儀多多商城     
簡(jiǎn)介

拉曼光譜在實(shí)際運(yùn)用中,激光的聚焦點(diǎn)擁有強(qiáng)有力的分析信號(hào),這樣以來(lái),即便樣本材料放置在袋子、玻璃瓶及試管等容器中,僅需將激光聚焦在樣本器皿內(nèi)的一點(diǎn),便可輕松獲得該樣本的拉曼光譜。不同于吸收光譜,拉曼光譜的分析信號(hào)并非整合進(jìn)整個(gè)光通路中,因而,樣本的內(nèi)部焦點(diǎn)之外區(qū)域的光譜顯示得微乎其微。

拉曼顯微鏡具有多種光學(xué)設(shè)計(jì),可根據(jù)具體適用用途的需要而對(duì)內(nèi)部焦點(diǎn)區(qū)域大小進(jìn)行調(diào)整。例如,使用焦點(diǎn)深度較高的光學(xué)系統(tǒng),能夠使得樣本光譜對(duì)樣本整體更具代表性。反之,如果目標(biāo)是描述樣本內(nèi)特定小點(diǎn)的特性,小型號(hào)激光點(diǎn)和較小焦點(diǎn)深度的光學(xué)系統(tǒng)會(huì)更能發(fā)揮這方面的優(yōu)勢(shì)。

Thermo Scientific NicoletTM AlmegaTMXR和Thermo Scientific DXR Raman顯微鏡光譜儀系統(tǒng),內(nèi)含整合共聚焦顯微鏡,有著卓越的空間分辨率。該光學(xué)系統(tǒng)中含有共聚焦顯微鏡,在成像平面上增添探測(cè)針孔。該針孔會(huì)屏蔽樣本周邊區(qū)域,僅留取特定區(qū)域給光譜顯微鏡以作觀(guān)察。圖1簡(jiǎn)要演示了共聚焦針孔提升空間分辨率的原理。

適用用途

首先舉的拉曼光譜的適用實(shí)例,是在纖維素薄膜產(chǎn)品表面使用的分散劑,在高倍顯微鏡下進(jìn)行觀(guān)察??梢钥吹椒稚┏饰⑿【w,體積從小于一微米到幾微米不等。首先將顯微鏡聚焦在薄膜,隨后是單個(gè)微晶,觀(guān)察取得的數(shù)據(jù)如圖表2所示。圖表展示了共聚焦針孔對(duì)特定點(diǎn)展開(kāi)分析,且同時(shí)可排除周?chē)橘|(zhì)的影響,由此便得到近乎純凈的表面碳酸鈣微晶的光譜。選取一小晶體簇,使用ThermoScientific Atlμs掃描軟件進(jìn)行掃描。圖3分別顯示了碳酸鈣1088 cm-1位移下的掃描成像以及拉曼成像??梢宰⒁獾?,這兩個(gè)成像的晶體形狀近乎完全一致。結(jié)合了高空間分辨率和精確的顯微鏡控制,成像的品質(zhì)才得以保持這樣的高水準(zhǔn)。

這項(xiàng)技術(shù)較強(qiáng)大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在于,采用了共聚焦拉曼顯微鏡非破壞性地觀(guān)測(cè)樣本內(nèi)部。通過(guò)簡(jiǎn)易地逐層深入聚焦薄膜復(fù)合層,可以輕松檢測(cè)層壓高聚物薄膜。圖4是該方面研究的示意圖。聚合物薄膜從化學(xué)方面加以改良后,共焦拉曼的強(qiáng)大功能可以深入樣品內(nèi)部檢測(cè)其改良特性,位移1605 cm-1處可以看出改良的變化。位移1605 cm-1處的強(qiáng)度橫截面示意圖如圖5所示。薄膜總厚度約為12微米,改良表面的厚度(在這種情況下從二階微分的零交點(diǎn)開(kāi)始),約為1.8微米。共聚焦拉曼在這方面應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)在于,可獲得表層的光譜,從而研究改良化學(xué)性能,且估計(jì)出每層的厚度。無(wú)須橫截或者破壞樣本,便順利完成分析。

共聚焦技術(shù)在應(yīng)用時(shí)并不要求樣本具有明顯的層或范圍。圖6 展示了對(duì)聚乙烯薄膜上的一個(gè)凝膠瑕疵點(diǎn)的構(gòu)成進(jìn)行探測(cè)的結(jié)果,這種瑕疵點(diǎn)有時(shí)被稱(chēng)為“魚(yú)眼”。與顯示明顯對(duì)比的外部與內(nèi)部構(gòu)成數(shù)據(jù)不同,在這里,數(shù)據(jù)更是顯示了坡度。隨著對(duì)瑕疵更深層的區(qū)域進(jìn)行探測(cè),2850/2885 cm-1峰值的比率持續(xù)縮小。整個(gè)過(guò)程中,樣本位移共計(jì)45微米。對(duì)凝膠結(jié)構(gòu)有明顯影響的C-H取代作用的分布,通過(guò)比率得以表現(xiàn)。包圍在瑕疵點(diǎn)周?chē)钠胀ň垡蚁┍∧?,在該光譜系列中體現(xiàn)為一種近似器皿的介質(zhì)。

結(jié)論

總體而言,拉曼光譜非常適合應(yīng)用于高聚物研究。樣本不限形式,串珠、薄膜,或注塑元件均可,并且觀(guān)察探測(cè)過(guò)程不會(huì)進(jìn)行破壞性分析,僅需對(duì)樣本加以非常簡(jiǎn)單的預(yù)備或者完全無(wú)須預(yù)備。拉曼光譜對(duì)高聚物顯微結(jié)構(gòu)、主鏈、潔凈度和構(gòu)造非常敏感。測(cè)量參數(shù),如共聚物比率,可采用精確的定量方法。隨著共聚焦拉曼顯微鏡越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,許多其他有關(guān)瑕疵分析、產(chǎn)品界定和競(jìng)爭(zhēng)力產(chǎn)品研究方面的用途,將會(huì)不斷涌現(xiàn)。 等離子體原子發(fā)射光譜儀的優(yōu)缺點(diǎn)分析:
  優(yōu)點(diǎn):
  1. 多元素同時(shí)檢出能力。
  可同時(shí)檢測(cè)一個(gè)樣品中的多種元素。一個(gè)樣品一經(jīng)激發(fā),樣品中各元素都各自發(fā)射出其特征譜線(xiàn),可以進(jìn)行分別檢測(cè)而同時(shí)測(cè)定多種元素。
  2. 分析速度快。
  試樣多數(shù)不需經(jīng)過(guò)化學(xué)處理就可分析,且固體、液體試樣均可直接分析,同時(shí)還可多元素同時(shí)測(cè)定,若用等離子體原子發(fā)射光譜儀,則可在幾分鐘內(nèi)同時(shí)作幾十個(gè)元素的定量測(cè)定。
  3. 選擇性好。
  由于光譜的特征性強(qiáng),所以對(duì)于一些化學(xué)性質(zhì)極相似的元素的分析具有特別重要的意義。如鈮和鉭、銑和鉿、十幾種稀土元素的分析用其他方法都很困難,而對(duì)AES來(lái)說(shuō)是毫無(wú)困難之舉。
  4. 檢出限低。
  一般可達(dá)0.1~1ug·g-1,值可達(dá)10-8~10-9g。用電感耦合等離子體(ICP)新光源,檢出限可低至 數(shù)量級(jí)。
  5. 用ICP光源時(shí),準(zhǔn)確度高,標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的線(xiàn)性范圍寬,可達(dá)4~6個(gè)數(shù)量級(jí)??赏瑫r(shí)測(cè)定高、中、低含量的不同元素。因此ICP-AES已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域之中。
  6. 樣品消耗少,適于整批樣品的多組分測(cè)定,尤其是定性分析更顯示出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
 
  缺點(diǎn):
  1. 在經(jīng)典分析中,影響譜線(xiàn)強(qiáng)度的因素較多,尤其是試樣組分的影響較為顯著,所以對(duì)標(biāo)準(zhǔn)參比的組分要求較高。
  2. 含量(濃度)較大時(shí),準(zhǔn)確度較差。
  3. 只能用于元素分析,不能進(jìn)行結(jié)構(gòu)、形態(tài)的測(cè)定。
  4. 大多數(shù)非金屬元素難以得到靈敏的光譜線(xiàn)。
  1 因?yàn)楣ぷ鲿r(shí)需要消耗大量Ar氣,所以運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高。
  2 因目前的儀器價(jià)格尚比較高,所以前期投入比較大。
  3 等離子體原子發(fā)射光譜儀如果不與其他技術(shù)聯(lián)用,它測(cè)出的只是樣品中元素的總量,不能進(jìn)行價(jià)態(tài)分析。

直讀光譜儀故障相應(yīng)處理辦法

  故障一:新電腦出現(xiàn)死機(jī),程序錯(cuò)誤、黑屏、分析軟件的START狀態(tài)不對(duì)有時(shí)變?yōu)辄S色不動(dòng),有時(shí)雖然動(dòng)但是變?yōu)榧t色,

  處理辦法:此為通訊線(xiàn)接觸不良,重新連接即可。

  故障二:排氣不暢故障,氬氣排氣管路堵塞,火花室下部的彎頭內(nèi)有異物,氬氣過(guò)濾器入口端有異物。

  處理辦法:更換排氣管,要更換透明的塑料管,并定期對(duì)排氣管路進(jìn)行吹掃。

  故障三:溫度偏高故障

  處理辦法:檢查儀器后蓋風(fēng)扇是否轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)是否靈活。

  故障四:真空泵不自動(dòng)啟動(dòng)故障,

  處理辦法:先看泵油溫度是否較低,重新斷電后,手動(dòng)啟動(dòng)真空泵,有時(shí)需停頓一下,再試。

  故障五:P、S穩(wěn)定性不好,檢查真空泵是否被誤關(guān)掉,真空光路鏡片是否需要清洗,一個(gè)維護(hù)不好的光路會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的重現(xiàn)性和分析結(jié)果。

  處理辦法:檢查真空泵及清洗鏡片

  故障六:真空值下降快故障

  處理辦法:看真空值曲線(xiàn)是否平緩,否則,有漏氣的地方,檢查真空室真空蓋密封性,更換密封圈或?qū)蔷o固螺絲,

  故障七:光強(qiáng)值下降

  原因分析:

  1、透鏡臟

  2、入射狹縫污染

  3、光纖老化

  處理辦法:擦拭透鏡,清理狹縫,更換光纖。

  經(jīng)驗(yàn)總結(jié):光譜儀用久了,激發(fā)臺(tái)會(huì)因點(diǎn)打的太多了,出現(xiàn)放電漏氣現(xiàn)象,導(dǎo)致光強(qiáng)上不去,需要經(jīng)常清理激發(fā)臺(tái)板及火花室。

  故障八:數(shù)據(jù)不穩(wěn)定

  處理方法:清洗鏡片后重新做標(biāo)準(zhǔn)化,儀器鏡片的污染會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)測(cè)試的結(jié)果不穩(wěn)定,長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有做儀器的曲線(xiàn)校準(zhǔn)也會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)測(cè)試穩(wěn)定性不好。

標(biāo)簽: 直讀光譜儀
直讀光譜儀 直讀光譜儀故障相應(yīng)處理辦法_直讀光譜儀

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