Raman-Spektroskopie

Mit Raman-Spektroskopie werden, ähnlich wie bei der IR-Spektroskopie, Schwingungs- und Rotationsübergänge von Molekülen gemessen (mit anderen Auswahlregeln). Der Unterschied besteht darin, dass man bei der Raman-Spektroskopie kein IR-Licht verwendet, sondern sichtbares Licht. Dies ermöglicht es Detektoren und Optiken zu benutzen, die standardmäßig in der Optik verwendet werden.

Von Dr. Jakob Bierwagen, AHF analysentechnik AG

Raman-Effekt

Im Gegensatz zur elastischen Rayleigh-Streuung findet bei dem Raman-Effekt eine unelastische Streuung von Photon in Materie statt. Dabei wird der Materie Energie entzogen oder hinzugefügt. Die verbleibende Energie wird in Form eines Photons wieder emittiert. Dieses Photon hat nun, entsprechend der Rotations- und Schwingungszuständen des Materials mehr oder weniger Energie im Vergleich zu vorher und unterscheidet sich damit in der Frequenz zu den Anregungsphotonen.

Die Banden, die dabei entstehen nennt man Stokes-Linien (Photon hat Energie an Material abgegeben) oder Anti-Stokes-Linie (Photon hat von Material Energie bekommen). Der Energieunterschied wird in der Regel in Wellenzahlen (cm^-1) angegeben und beträgt zwischen 10 – 4000 cm^-1.

Anregungslaser mit optischen Filter unterdrücken

Der Raman-Effekt ist sehr schwach, weswegen das Raman-Signal viele Größenordnungen kleiner ist, als die Ausgangsleistung des Anregungslasers. Daher ist eine sehr leistungsfähige Unterdrückung des Anregungslasers durch optische Filter extrem wichtig. Des Weiteren benötigt man eine sehr steile Transmissionskante des Filters, die nah an der Anregungswellenlänge liegt, um auch Signale mit nur einer geringen Energiedifferenz messen zu können. Weiterhin muss man garantieren, dass der Laser keine ungewollten Wellenlängen in sich trägt, was man mit Laser-Clean-up Filtern oder sogar extrem schmalbandige (ultra-narrow) Bandpassfiltern erreichen kann.

Schließlich kann man den Raman-Effekt auch für die markerfreie Mikroskopie verwenden. Um dies zu tun, benötigt man nicht nur sehr steile Filter, sondern auch entsprechende dichroitische Strahlenteiler und Notch-Filter.