Si le système de microscope Raman est équipé d'une platine d'échantillon XY motorisée et/ou d'une platine Z motorisée, il sera capable d'enregistrer une image spectrale ou un profil Raman.
L'imagerie spectrale Raman est une technique puissante permettant de générer des images chimiques détaillées à partir du spectre Raman d'un échantillon. Un spectre complet est acquis pour chaque pixel de l'image, puis interrogé pour générer des images en fausses couleurs basées sur la composition et la structure du matériau.
Ainsi, avec un seul ensemble de données, une grande variété d’images spectrales Raman peuvent être créées, emmenant le chercheur bien au-delà de ce que l’œil peut voir.
Les profils et images Raman peuvent être collectés en une, deux et trois dimensions, notamment :
Profil de profondeur Raman d'une structure polymère en couches, montrant la distribution de trois couches chimiquement distinctes de la surface (côté gauche) jusqu'à 40 µm sous la surface (côté droit).
Un microscope confocal Raman peut être utilisé pour analyser les caractéristiques sous la surface de l'échantillon, à condition que la matrice soit transparente au laser. Parmi les exemples typiques de telles analyses figurent les inclusions fluides/gazeuses, les contaminants dans le verre et les structures polymères en couches.
Sur un système de base, une mise au point manuelle serait nécessaire pour localiser la position souhaitée dans l'échantillon, puis une analyse spectrale serait réalisée. Si le microscope Raman est équipé d'une commande motorisée de mise au point en Z, il est possible d'acquérir automatiquement des profils de profondeur (Z) à travers l'échantillon.
Polymère multicouche de 75 µm de polyéthylène-nylon-polyéthylène
Un tel profil comprend un spectre Raman complet à chaque profondeur du profil, et est ensuite interrogé pour générer des profils d'intensité basés sur la composition et la structure du matériau :
Un système doté d'un contrôle d'échantillon motorisé XY supplémentaire peut être utilisé pour découper optiquement l'échantillon, par exemple, pour créer une image spectrale Raman XZ ou YZ.
Un microscope Raman permet d'analyser les liquides, ainsi que les solides, les boues, les gels, les gaz et les poudres. Les liquides non volatils peuvent être analysés en déposant un petit volume sur une lame de microscope et en effectuant la mise au point habituelle. Les liquides volatils (et non volatils) peuvent être analysés dans une cuvette à liquide à l'aide d'un simple adaptateur de microscope équipé d'un miroir réfléchissant multipasse qui amplifie l'intensité du signal. Il est également possible d'analyser les liquides directement dans un flacon ou une bouteille en verre : un microscope confocal Raman minimisera les interférences du récipient en verre et permettra d'obtenir un spectre de bonne qualité du liquide contenu.
L'imagerie spectrale Raman (ou cartographie) est une méthode permettant de générer des images chimiques détaillées à partir du spectre Raman d'un échantillon. L'imagerie spectrale Raman permet de visualiser la distribution chimique, invisible en microscopie optique standard.
L'imagerie spectrale Raman (ou cartographie) est une méthode permettant de générer des images chimiques détaillées à partir du spectre Raman d'un échantillon. Un spectre complet est acquis pour chaque pixel de l'image, puis interrogé pour générer des images en fausses couleurs basées sur la composition et la structure du matériau.
Une expérience typique utilise le mouvement séquentiel d'échantillons et l'acquisition de spectre, répétés des centaines, des milliers, voire des millions de fois, pour collecter des données à partir de la zone d'image définie par l'utilisateur.
Les images spectrales Raman peuvent être collectées en deux et trois dimensions, pour produire des images XY, des tranches XZ et YZ et des cubes de données XYZ.
L'imagerie spectrale Raman est une technique précieuse pour les scientifiques dans de nombreux domaines variés, car elle permet de visualiser la distribution chimique qui est invisible par microscopie optique standard.
Une image spectrale Raman contient un spectre Raman complet pour chaque pixel. Les images spectrales Raman fournissent des informations chimiques et structurelles sur un échantillon qui ne peuvent être observées en microscopie optique traditionnelle.
Une image spectrale Raman contient un spectre Raman complet sur chaque pixel de l'image - ces centaines, milliers ou même millions de spectres sont utilisés pour générer des images en fausses couleurs basées sur la composition et la structure du matériau :
Les images spectrales Raman fournissent des informations chimiques et structurelles sur un échantillon qui ne peuvent pas être observées à l'aide de la microscopie optique traditionnelle.
Les images spectrales Raman fournissent des informations chimiques et structurelles sur un échantillon, inaccessibles en microscopie optique classique. Elles permettent notamment d'élucider :
Le développement de modules d’imagerie spectrale Raman ultra-rapides permet de réduire drastiquement les temps de mesure avec des temps d’acquisition jusqu’à < 1 ms/point.
Le temps d'acquisition d'une image spectrale Raman dépend de nombreux paramètres, notamment la taille de la zone d'image, le nombre de pixels (points de données) requis et le temps d'acquisition par pixel (qui dépend lui-même de l'intensité Raman des composantes de l'échantillon et de la qualité spectrale requise). Les images spectrales Raman classiques peuvent contenir des centaines, des milliers, voire des millions de spectres Raman, ce qui peut engendrer des temps d'acquisition importants.
Une image spectrale Raman peut être acquise dans n'importe quelle échelle de temps, de quelques secondes à plusieurs jours, en fonction des exigences ci-dessus.
Le temps d'acquisition d'une image spectrale Raman dépend de nombreux paramètres, notamment la taille de la zone d'image, le nombre de pixels (points de données) requis et le temps d'acquisition par pixel.
L'imagerie spectrale Raman traditionnelle a toujours été limitée par des temps d'acquisition relativement longs. Cependant, ces méthodes offrent une sensibilité optimale pour les matériaux présentant une diffusion Raman extrêmement faible et permettent des mesures haute résolution sur une large gamme spectrale. Les temps d'acquisition typiques pour ces cartes sont de l'ordre de 1 à 10 secondes par point (voire plus), ce qui se traduit par des temps de mesure totaux de l'ordre de plusieurs heures, voire plusieurs jours.
Le développement de modules d'imagerie spectrale Raman ultra-rapides permet de réduire considérablement les temps de mesure, avec des temps d'acquisition inférieurs à 1 ms/point. De telles vitesses permettent de réaliser des relevés de grandes surfaces et des images spectrales Raman détaillées en quelques secondes, voire quelques minutes !
L'imagerie spectrale Raman ultra-rapide est une technique permettant d'acquérir des images spectrales Raman avec des temps d'acquisition inférieurs à 5 ms/point, ce qui permet d'obtenir des temps de mesure totaux de quelques secondes ou minutes, même pour des images comprenant des dizaines ou des centaines de milliers de spectres.
L'imagerie spectrale Raman ultra-rapide est une technique permettant d'acquérir des images spectrales Raman avec des temps d'acquisition inférieurs à 5 ms/point, ce qui permet d'obtenir des temps de mesure totaux de quelques secondes ou minutes, même pour des images comprenant des dizaines ou des centaines de milliers de spectres.
L'imagerie spectrale Raman traditionnelle a toujours été limitée par des temps d'acquisition longs, mais ces méthodes offrent une sensibilité optimale pour les matériaux présentant une diffusion Raman extrêmement faible et permettent en outre des mesures haute résolution sur une large gamme spectrale. Les temps d'acquisition typiques pour ces cartes peuvent être de l'ordre de 1 à 10 secondes par point (voire plus), ce qui donne des temps de mesure totaux de l'ordre de plusieurs heures, voire plusieurs jours.
Image spectrale Raman d'une zone de 0,6 x 2,4 mm2 d'un comprimé pharmaceutique, montrant la distribution de l'aspirine (rouge), du paracétamol (vert), de la caféine (bleu) et de la cellulose (jaune).
Les méthodes d'imagerie spectrale Raman ultra-rapide varient, mais elles coordonnent généralement le mouvement de la platine de l'échantillon et la lecture du détecteur afin de minimiser les temps morts liés aux expériences d'imagerie point par point standard. Elles permettent d'acquérir des images spectrales Raman avec des temps d'acquisition de 1 ms/point ou moins, permettant ainsi de réaliser des relevés de grandes surfaces et des images spectrales Raman détaillées en quelques secondes ou minutes seulement !
L'imagerie spectrale Raman ultra-rapide ne convient pas à tous les types d'échantillons et son efficacité dépendra de l'intensité Raman inhérente à l'échantillon et de la qualité spectrale requise pour créer l'image.
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