Die Raman-Spektroskopie findet in vielen verschiedenen Bereichen Anwendung – im Prinzip überall dort, wo zerstörungsfreie, mikroskopische chemische Analysen und Bildgebungsverfahren erforderlich sind. Ob qualitative oder quantitative Daten benötigt werden, die Raman-Analyse liefert schnell und einfach wichtige Informationen. Sie eignet sich zur raschen Charakterisierung der chemischen Zusammensetzung und Struktur von Proben aller Art, egal ob fest, flüssig, gasförmig, gelartig, schlammig oder pulverförmig.
Im Folgenden werden einige Schlüsselbereiche hervorgehoben, in denen der Einsatz von Raman gut etabliert ist und sein Wert sehr geschätzt wird.
Pharmazeutika und Kosmetik
Geologie und Mineralogie
Kohlenstoffmaterialien
Halbleiter
Lebenswissenschaften
Spektren von TiO2
In den meisten Fällen ist die Raman-Streuung empfindlich gegenüber Materialphase, Polymorphismus und Festkörperform. Daher führt ihre unterschiedliche Kristallstruktur oder -phase oft zu unterschiedlichen Spektren, obwohl zwei Materialien identische chemische Formeln haben. Phasenänderungen werden oft innerhalb des Spektrums klar unterschieden, aber andere strukturelle Unterschiede wie Polymorphismus können sich nur durch sehr subtile spektrale Veränderungen zeigen. In diesem Fall ist es oft notwendig, mit hoher spektraler Auflösung zu arbeiten, um die kleinen Änderungen sicher charakterisieren zu können.
Spektren von polykristallinem (rot) und monokristallinem Si (grün). Analyse der Kristallinität eines Materials.
In den meisten Fällen ist die Raman-Streuung empfindlich gegenüber dem Grad der Kristallinität in einer Probe. Typischerweise liefert ein kristallines Material ein Spektrum mit sehr scharfen, intensiven Raman-Spitzen, während ein amorphes Material breitere, weniger intensive Raman-Spitzen zeigt. Diese beiden Zustände (z. B. vollständig amorph oder vollständig kristallin) können als spektrale Extreme betrachtet werden, und ein Raman-Spektrum aus einem Zwischenzustand (z. B. teilweise kristallin) weist Eigenschaften auf, die in Bezug auf Spitzenintensität und Breite (Schärfe) intermediär sind. Unterschiede zwischen Zwischenzuständen können subtil sein, und es ist oft nützlich, eine hohe spektrale Auflösung zu besitzen, damit kleinere spektrale Veränderungen sicher charakterisiert werden können.
Mit Software-Peak-Fitting-Routinen ist es möglich, die Spitzenbreite und -intensität genau zu berechnen, die dann mit Kalibrierung und Vergleich mit anderen Techniken als quantitatives Maß für die Kristallinität verwendet werden können. Eine ähnliche Analyse von Raman-Karten ermöglicht die Erstellung von Bildern des Kristallinitätsgrades.
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