La spectroscopie Raman : origines, principe et applications

Raman, une méthode d'analyse chimique

20 juillet 2020 Laboratoire

La spectroscopie Raman est une méthode d’analyse chimique utilisée pour identifier la structure des molécules présentes dans un échantillon. C’est une méthode non invasive, c’est-à-dire qu’elle ne détruit pas l’échantillon. La spectroscopie Raman, comme l’infrarouge, permet d’accéder aux niveaux vibrationnels des molécules.

Technologie Raman : quelle est l’origine de cette méthode d’analyse ?

Chandrashekhara Venkata Râman (1888-1970) est un physicien indien. Il a découvert et expliqué la diffusion Raman. En 1930, il est lauréat du prix Nobel de physique pour ses travaux. Sir Raman a étudié la diffusion de la lumière. Il s’est intéressé à l’interaction entre la lumière et la matière.

Diffusion de la lumière : comment fonctionne la spectroscopie Raman ?

L’effet Raman est observé quand une lumière monochromatique interagit avec un échantillon.

Les prérequis :

  • Un laser est une source lumineuse qui produit un rayonnement monochromatique rectiligne.
  • La lumière monochromatique est constituée de photons ayant tous la même longueur d’onde.

Les photons qui arrivent sur un corps se partagent entre quatre phénomènes :

  • Une partie est réfléchie ;
  • Une autre traverse le corps ;
  • Une partie est diffusée ;
    • Une grande partie des photons diffusés ne changent pas de longueur d’onde, ils gardent la même énergie. Dans cette situation, il n’y a pas d’échange d’énergie entre les photons et les atomes du milieu. On parle de diffusion élastique ou diffusion de Rayleigh.
    • Le quatrième phénomène concerne une petite partie des photons, 1/1000000, qui est diffusée avec une longueur d’onde différente. Dans ce cas, les photons échangent de l’énergie avec les électrons des atomes de l’échantillon. C’est l’effet Raman. On parle aussi de diffusion inélastique.

Pendant la diffusion Raman :

  • La majorité des photons peuvent être émis avec une énergie plus faible, une longueur d’onde plus grande, que les photons incidents. C’est le décalage de Stokes.
  • Une petite partie des photons diffusés peuvent avoir une énergie plus forte, une longueur d’onde plus faible que les photons incidents. C’est le décalage anti-Stokes.

La structure moléculaire de l’échantillon détermine l’amplitude de ces décalages.

Diffusion élastique et inélastique

Quand on excite un échantillon avec un laser, la lumière rétro-diffusée, par effet Raman, se diffracte en différentes gammes d’énergie, différentes longueurs d’onde pour former le spectre propre à l’échantillon.

 

 

 

 

 

 

Dans quels domaines est utilisée la spectroscopie Raman ?

La spectroscopie Raman peut être utilisée dans divers domaines d’application :

Notre spectromètre Raman portable

Fondis Electronic distribue le spectromètre Raman portable Progeny, fabriqué par notre partenaire Rigaku.

Spectromètre Progeny

Avec le Progeny, la préparation des échantillons est réduite au minimum. Il est possible d’analyser des échantillons solides, liquides ou poudres. L’analyse peut être effectuée à travers un emballage transparent.

Avec le Progeny, on peut déterminer ou vérifier la nature de l’échantillon. Et la création de bibliothèque de références est particulièrement facile, un seul clic suffit pour ajouter un spectre Raman à une bibliothèque. Il suffit de cliquer sur le « + » comme indiqué sur l’image ci-dessous :

La fluorescence

Le phénomène de fluorescence crée des interférences problématiques lors de l’identification de matières premières ou de matériaux d’emballage colorés avec des analyseurs Raman portables utilisant une source d’excitation laser de 785 nm. Avec une longueur d’onde d’excitation plus élevée de 1064 nm, le phénomène de fluorescence est minimisée.

Ce schéma montre l’avantage d’utiliser un analyseur portable Rigaku Progeny 1064nm par rapport à un analyseur portable 785nm pour l’identification de la lanoline.

 

 

 

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