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共聚焦显微拉曼光谱仪在高聚物领域的应用 光谱仪技术指标

时间:2020-07-29    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     
简介

拉曼光谱在实际运用中,激光的聚焦点拥有强有力的分析信号,这样以来,即便样本材料放置在袋子、玻璃瓶及试管等容器中,仅需将激光聚焦在样本器皿内的一点,便可轻松获得该样本的拉曼光谱。不同于吸收光谱,拉曼光谱的分析信号并非整合进整个光通路中,因而,样本的内部焦点之外区域的光谱显示得微乎其微。

拉曼显微镜具有多种光学设计,可根据具体适用用途的需要而对内部焦点区域大小进行调整。例如,使用焦点深度较高的光学系统,能够使得样本光谱对样本整体更具代表性。反之,如果目标是描述样本内特定小点的特性,小型号激光点和较小焦点深度的光学系统会更能发挥这方面的优势。

Thermo Scientific NicoletTM AlmegaTMXR和Thermo Scientific DXR Raman显微镜光谱仪系统,内含整合共聚焦显微镜,有着卓越的空间分辨率。该光学系统中含有共聚焦显微镜,在成像平面上增添探测针孔。该针孔会屏蔽样本周边区域,仅留取特定区域给光谱显微镜以作观察。图1简要演示了共聚焦针孔提升空间分辨率的原理。

适用用途

首先举的拉曼光谱的适用实例,是在纤维素薄膜产品表面使用的分散剂,在高倍显微镜下进行观察。可以看到分散剂呈微小晶体,体积从小于一微米到几微米不等。首先将显微镜聚焦在薄膜,随后是单个微晶,观察取得的数据如图表2所示。图表展示了共聚焦针孔对特定点展开分析,且同时可排除周围介质的影响,由此便得到近乎纯净的表面碳酸钙微晶的光谱。选取一小晶体簇,使用ThermoScientific Atlμs扫描软件进行扫描。图3分别显示了碳酸钙1088 cm-1位移下的扫描成像以及拉曼成像。可以注意到,这两个成像的晶体形状近乎完全一致。结合了高空间分辨率和精确的显微镜控制,成像的品质才得以保持这样的高水准。

这项技术较强大的应用优势在于,采用了共聚焦拉曼显微镜非破坏性地观测样本内部。通过简易地逐层深入聚焦薄膜复合层,可以轻松检测层压高聚物薄膜。图4是该方面研究的示意图。聚合物薄膜从化学方面加以改良后,共焦拉曼的强大功能可以深入样品内部检测其改良特性,位移1605 cm-1处可以看出改良的变化。位移1605 cm-1处的强度横截面示意图如图5所示。薄膜总厚度约为12微米,改良表面的厚度(在这种情况下从二阶微分的零交点开始),约为1.8微米。共聚焦拉曼在这方面应用的优势在于,可获得表层的光谱,从而研究改良化学性能,且估计出每层的厚度。无须横截或者破坏样本,便顺利完成分析。

共聚焦技术在应用时并不要求样本具有明显的层或范围。图6 展示了对聚乙烯薄膜上的一个凝胶瑕疵点的构成进行探测的结果,这种瑕疵点有时被称为“鱼眼”。与显示明显对比的外部与内部构成数据不同,在这里,数据更是显示了坡度。随着对瑕疵更深层的区域进行探测,2850/2885 cm-1峰值的比率持续缩小。整个过程中,样本位移共计45微米。对凝胶结构有明显影响的C-H取代作用的分布,通过比率得以表现。包围在瑕疵点周围的普通聚乙烯薄膜,在该光谱系列中体现为一种近似器皿的介质。

结论

总体而言,拉曼光谱非常适合应用于高聚物研究。样本不限形式,串珠、薄膜,或注塑元件均可,并且观察探测过程不会进行破坏性分析,仅需对样本加以非常简单的预备或者完全无须预备。拉曼光谱对高聚物显微结构、主链、洁净度和构造非常敏感。测量参数,如共聚物比率,可采用精确的定量方法。随着共聚焦拉曼显微镜越来越广泛的应用,许多其他有关瑕疵分析、产品界定和竞争力产品研究方面的用途,将会不断涌现。 等离子体原子发射光谱仪的优缺点分析:
  优点:
  1. 多元素同时检出能力。
  可同时检测一个样品中的多种元素。一个样品一经激发,样品中各元素都各自发射出其特征谱线,可以进行分别检测而同时测定多种元素。
  2. 分析速度快。
  试样多数不需经过化学处理就可分析,且固体、液体试样均可直接分析,同时还可多元素同时测定,若用等离子体原子发射光谱仪,则可在几分钟内同时作几十个元素的定量测定。
  3. 选择性好。
  由于光谱的特征性强,所以对于一些化学性质极相似的元素的分析具有特别重要的意义。如铌和钽、铣和铪、十几种稀土元素的分析用其他方法都很困难,而对AES来说是毫无困难之举。
  4. 检出限低。
  一般可达0.1~1ug·g-1,值可达10-8~10-9g。用电感耦合等离子体(ICP)新光源,检出限可低至 数量级。
  5. 用ICP光源时,准确度高,标准曲线的线性范围宽,可达4~6个数量级。可同时测定高、中、低含量的不同元素。因此ICP-AES已广泛应用于各个领域之中。
  6. 样品消耗少,适于整批样品的多组分测定,尤其是定性分析更显示出独特的优势。
 
  缺点:
  1. 在经典分析中,影响谱线强度的因素较多,尤其是试样组分的影响较为显着,所以对标准参比的组分要求较高。
  2. 含量(浓度)较大时,准确度较差。
  3. 只能用于元素分析,不能进行结构、形态的测定。
  4. 大多数非金属元素难以得到灵敏的光谱线。
  1 因为工作时需要消耗大量Ar气,所以运转费用高。
  2 因目前的仪器价格尚比较高,所以前期投入比较大。
  3 等离子体原子发射光谱仪如果不与其他技术联用,它测出的只是样品中元素的总量,不能进行价态分析。

直读光谱仪故障相应处理办法

  故障一:新电脑出现死机,程序错误、黑屏、分析软件的START状态不对有时变为黄色不动,有时虽然动但是变为红色,

  处理办法:此为通讯线接触不良,重新连接即可。

  故障二:排气不畅故障,氩气排气管路堵塞,火花室下部的弯头内有异物,氩气过滤器入口端有异物。

  处理办法:更换排气管,要更换透明的塑料管,并定期对排气管路进行吹扫。

  故障三:温度偏高故障

  处理办法:检查仪器后盖风扇是否转动,转动是否灵活。

  故障四:真空泵不自动启动故障,

  处理办法:先看泵油温度是否较低,重新断电后,手动启动真空泵,有时需停顿一下,再试。

  故障五:P、S稳定性不好,检查真空泵是否被误关掉,真空光路镜片是否需要清洗,一个维护不好的光路会导致错误的重现性和分析结果。

  处理办法:检查真空泵及清洗镜片

  故障六:真空值下降快故障

  处理办法:看真空值曲线是否平缓,否则,有漏气的地方,检查真空室真空盖密封性,更换密封圈或对角紧固螺丝,

  故障七:光强值下降

  原因分析:

  1、透镜脏

  2、入射狭缝污染

  3、光纤老化

  处理办法:擦拭透镜,清理狭缝,更换光纤。

  经验总结:光谱仪用久了,激发台会因点打的太多了,出现放电漏气现象,导致光强上不去,需要经常清理激发台板及火花室。

  故障八:数据不稳定

  处理方法:清洗镜片后重新做标准化,仪器镜片的污染会导致数据测试的结果不稳定,长时间没有做仪器的曲线校准也会导致数据测试稳定性不好。

标签: 直读光谱仪
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