La spectroscopie Raman

La spectroscopie Raman
Introduction
La spectroscopie Raman (du nom de Sir C.V. Raman, prix Nobel de physique en 1930) est
une spectrométrie optique mettant en évidence les vibrations moléculaires et ainsi
complémentaire à la spectrophotométrie d’absorption en infrarouge (IR).
Principe
La spectroscopie Raman correspond à la diffusion inélastique de lumière par les molécules,
c’est à dire à la diffusion impliquant l’échange d’énergie lumière-matière. En effet, la lumière
diffusée par molécules contient des photons dit Rayleigh, majoritaires, dont l’énergie hν (ν =
1/λ ) est égale à celle de l’excitation hνdiff = hν0, mais également des photons Raman,
beaucoup moins nombreux, dont l’énergie est modifiée par des transitions vibrationnelles
moléculaires : hν0 - hνvib (photons Raman Stokes) et hν0 + hνvib (photons Raman antiStokes). Etant de plus forte probabilité (intensité), la composante Raman Stokes est utilisée
par défaut en analytique.
Par la nature du phénomène de diffusion de lumière, la diffusion Raman (RS comme Raman
scattering) est observable avec les longueurs d’onde d’excitation (source laser) allant de l’UV
au proche IR, en passant par le visible. On parle de la diffusion Raman de résonance (RRS)
quand la diffusion est accompagnée de transitions électroniques moléculaires (la longueur
d’onde excitatrice est située dans la bande d’absorption électronique de l’analyte).
La spectrométrie Raman peut être réalisée sous microscope et de ce fait sur des volumes
limités. Effectuée point par point, elle conduit à l’imagerie Raman qui peut ainsi fournir une
cartographie de l’échantillon
L’équipement de spectrométrie Raman de l’Institut Néel géré par le pole Optique :
Spectromètre : modèle T64000 de Jobin-Yvon-Horiba, spectromètre multicanal équipé :
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d’une entrée macro fibrée et d’une entrée micro
d’un microscope ouvert BXFM sans statif, libérant un grand espace sous le
microscope et permettant la mise en place de dispositifs volumineux.
d’une caméra couleur intégrée dans l’appareil permettant de visualiser l’échantillon en
lumière blanche et le point d’impact du faisceau laser.
d’un CCD Symphony (1024x256 pixels) refroidi par azote
de jeux de filtres Notch et Edge permettant de travailler en simple monochromateur
avec des longueurs d’onde d’excitation à 488nm et 514.5nm
d’une platine manuelle pour les macro-échantillons
d’une platine motorisée (70*50mm) et d’une platine piezo (100*100µm) pour la
cartographie d’échantillons
3 objectifs de microscope : x10, x50, x100
d’un mode simple monochromateur avec réseaux à 600 traits/mm et 1800 traits/mm,
d’un mode triple monochromateur en configuration soustractive pour les mesures à
basse fréquence
Source d’excitation :
Laser à Argon ionisés (Spectra-Physics ) pouvant émettre 4 radiations excitatrices
différentes dans la gamme spectrale (458, 477, 488, 514 nm) et avec des puissances pouvant
atteindre 500 mW.
Laser TiSa continument accordable, de 700nm à 900nm
Une interface de réservation spécifique à ce spectromètre est disponible sur l’intranet du
laboratoire.
Exemple de spectres obtenus avec ce spectromètre :