Guide sur l'imagerie Raman
Qu’est-ce que l’imagerie Raman?
Les bases de la spectroscopie Raman
La microscopie Raman s’appuie sur la combinaison de deux techniques d’analyse : la spectroscopie Raman et la microscopie.
Dans la spectroscopie Raman, l’information obtenue par l'excitation de l'échantillon grâce à une lumière monochromatique (par ex. : laser) diffusée inélastiquement est utilisée pour étudier la nature chimique de la matière. Ce processus est non-destructif et sans contact.
Les bases de la microscopie Raman
Traditionnellement, la microscopie optique traite de très petits échantillons.
Imaginez utiliser un objectif de 100 x pour analyser une particule de 1 μm de diamètre.
Si vous implémentez un spectromètre Raman dans ledit microscope, vous pourriez maintenant obtenir une analyse chimique de cette petite particule.
Si vous combinez ces données spectrales avec des informations spatiales en deux ou trois dimensions,
nous parlons d’imagerie Raman.
À propos de Raman imaging
Positionnez les points de mesure avec le microscope, et déplacez séquentiellement l’échantillon sur les différents endroits.
Selon la taille de la table, vous génèrez des informations spectrales résolues spatialement.
Et si vous effectuez une « grille » de mesure de p. ex. 10 x 10 μm vous avez maintenant généré ce que nous appelons une image Raman.
Qu’est-ce qu’une image en Raman ?
Une image chimique contient des informations chimiques de la moclécule dans chacun de ses pixels. Dans une image Raman, chaque pixel est composé d'un spectre Raman complet. Cela signifie que ladite image contient beaucoup d’information chimique sur ces données spectrales, une image fausse couleur peut être obtenue afin de souligner et caractériser les propriétés de l’échantillon comme la structure chimique ou la composition.
Afin de répondre à certaines questions analytiques, les données spectrales peuvent être interprétées de plusieurs façons. Une application typique, par exemple, est la création d’images en fausse couleur pour souligner et caractériser les propriétés d’un échantillon. Cela permet une représentation claire de la structure chimique ou de la composition de l’échantillon.
Comment une image Raman est-elle créée ?
La plupart du temps les microscopes Raman sont utilisés pour la création d’images Raman et la procédure est très simple. Les spectres Raman sont acquis point par point dans une zone définie avec des distances connues en ajoutant des informations spatiales aux données Raman. Dans ce processus, le laser est concentré sur un seul point de l’échantillon, tandis que l’échantillon se déplace sous le laser pas à pas, jusqu’à ce que toute la zone d’intérêt soit " cartographiée »
Les informations spatiales acquises peuvent être de une, deux ou trois dimensions, et permet ainsi l’exploration chimique dans l’échantillon!
De cette façon, des questions analytiques peuvent être résolues, y compris l'état d'homogénéité des revêtements, la distribution de composants ou des informations sur les particules et autres contaminants.
Questions fréquemment posées sur l’imagerie Raman
Quelle est la résolution spatiale d’un microscope Raman?
L’optique confocale du microscope Raman filtre le signal Raman recueilli. Par conséquent, le pinhole contrôle la taille du spot où le signal Raman est collecté et améliore ainsi la résolution spatiale.
La résolution spatiale d’un microscope confocal Raman bien conçu est finalement limitée par la diffraction de la lumière :
- dradial = 0,61 · λ / NA
- daxial = 1,4 · λ / NA
Par conséquent, le microscope confocal Raman peut accomplir l’analyse et la caractérisation des échantillons jusqu’à environ la moitié du micromètre.
Qu’est-ce que l’imagerie Raman?
L’imagerie Raman est une technique qui génère des images avec des informations spectrales et spatiales. Les spectres Raman sont recueillis à partir de différentes positions résolues spatialements, puis chaque spectre est réduit à une seule valeur pour le pixel correspondant.
La méthode la plus courante consiste à utiliser l’intensité maximale, en présentant la distribution et la concentration chimique. Les intensités de plusieurs pics, de décalage de pic, de rapport de pic, de largeur de pic, etc. sont également utilisées pour générer des images Raman dans divers scénarios. Les valeurs de pixels sont généralement affichées sous forme de nuances de gris ou de fausses couleurs.
Combien de temps faut-il pour générer une image Raman?
La mesure d’une image raman comprend l’acquisition de nombreux spectres Raman. Par conséquent, pour une image qui contient des milliers, voire des millions de spectres Raman, le temps de mesure total pourrait être significativement long.
La sensibilité est d’une importance capitale dans la génération d’image Raman, ce qui permet un temps d’acquisition court pour chaque spectre. Ainsi, la sélection de l’échantillon cible, de la puissance laser et de l’efficacité optique devrait être optimisée pour une acquisition d’imagerie plus rapide.
Un microscope Raman peut-il mesurer les caractéristiques sous la surface ?
Oui. Le microscope confocal Raman a une résolution spatiale limitée par la diffraction sur les directions radiales et axiales. Par conséquent, le profilage de profondeur et l’imagerie 3D Raman sont disponibles pour analyser les distributions chimiques sous la surface à condition que le laser et la diffusion raman ne sont pas fortement absorbés par le matériau.
Un microscope Raman peut-il être utilisé pour l’analyse des liquides?
Oui.
comme l'eau génère un signal très faible en spectroscopie Raman, par
rapport à la spectroscopie IRTF, les composés
dissous dans l’eau peuvent être mesurés sans forte interférence.
La gouttelette de liquide peut simplement être placée et mesurée sur une lame microscopique. Pour les échantillons d’évaporation, les cuvettes en quartz permettent de réaliser des mesures Raman de liquide dans un récipient fermé, sans la nécessité de faire un background.
