Đầu dò Raman là thành phần cốt lõi của máy quang phổ Raman, được sử dụng chủ yếu để tạo tán xạ Raman bằng cách kích thích mẫu bằng laser, thu thập và phân tích tín hiệu dịch chuyển tần số của ánh sáng tán xạ, do đó xác định cấu trúc phân tử hoặc thành phần hóa học trong mẫu.
Dựa trên hiện tượng tán xạ Raman, khi một chùm tia laser chiếu vào mẫu, một phần nhỏ ánh sáng tương tác với các phân tử trong mẫu, chuyển năng lượng xảy ra khiến một phần năng lượng photon giảm hoặc tăng, tạo thành ánh sáng tán xạ Raman. Ánh sáng Raman chứa thông tin về sự rung động của phân tử mẫu và thông tin về thành phần hóa học, cấu trúc và trạng thái của mẫu có thể thu được bằng cách phân tích quang phổ Raman. Sợi quang chịu trách nhiệm truyền chùm tia laser vào mẫu và thu thập tín hiệu ánh sáng Raman trở lại.
Chức năng cốt lõi
Kích thích laser: Ánh sáng được tập trung vào bề mặt mẫu bằng laser, gây ra rung động phân tử và tạo ra tán xạ Raman đặc trưng.
Thu thập tín hiệu: Sử dụng hệ thống ống kính để tập trung ánh sáng tán xạ vào một máy dò (như máy quang phổ sợi quang) để phát hiện độ nhạy cao.
Phân tích không phá hủy: Thành phần hóa học của các mẫu sống như da, mô sinh học có thể được phát hiện với điều kiện duy trì tính toàn vẹn của mẫu.
Đầu dò Raman dựa trên hiệu ứng tán xạ Raman: khi laser chiếu vào mẫu, rung động phân tử gây ra sự thay đổi năng lượng photon, tạo ra ánh sáng tán xạ với tần số lệch (tín hiệu Raman). Thăm dò cần hoàn thành ba chức năng lớn:
Laser Focus&Transfer: Một tia laser được ghép nối vào một sợi quang thông qua ống kính để tập trung vào bề mặt của mẫu (như rắn, lỏng hoặc khí).
Thu thập và lọc tín hiệu: Thu thập tín hiệu Raman trong ánh sáng tán xạ và lọc ánh sáng tán xạ Rayleigh mạnh gấp 10 lần bằng bộ lọc chìm hoặc lưới ba chiều để tránh ngập tín hiệu.
Truyền dẫn và phát hiện sợi quang: Tín hiệu được lọc được truyền qua sợi quang đến máy quang phổ, được chuyển đổi thành tín hiệu điện bằng máy dò, tạo ra quang phổ Raman.