راهنمای خرید میکروسکوپ رامان

قبل از شروع اگر با طیف سنجی رامان آشنایی ندارید و تمایل دارید در مورد روش جذاب طیف سنجی رامان بیشتر و دقیق تر بدانید، مقالات زیر از تیم تکسان نیاز شما را برطرف می‌کند:

میکروسکوپ رامان چیبست؟

رامان کانفوکال

طیف سنجی رامان

اساس کار طیف سنجی رامان

انواع طیف سنجی رامان

هم چنین اگر می خواهید با یک متخصص طیف سنجی هم اکنون مشورت کنید تا همه نکات مهم خرید سیستم‌های رامان را برای شما با جزئیات شرح دهد، بهترین متخصصین طیف سنجی ایران آماده اند تا به شما کمک کنند. هم اکنون تماس بگیرید.

برای خرید یک سیستم رامان مهم‌ترین اصل این است که بدانید شرایط همانند وقتی است که می خواهید یک سیستم کامپیوتری خرید کنید: پردازنده چه باشد؟ کدام مادربورد؟ میزان ظرفیت هارد دیسک؟ میزان حافظه رم؟ قدرت کارت گرافیک؟ مودم؟ مانیتور؟ و… برای خرید میکروسکوپ رامان نیز همه المان‌ها (لیزر، آشکارساز، نرم افزار، دیتا بیس و …) با توجه به نیاز و قدرت خرید شما در یک سیستم قرار گرفته و به شما تحویل داده می شود.

قبل از خرید دستگاه پاسخ این سوال‌ها را برای خود آماده کنید؟

• چه موادی قرار است آنالیز شوند و چه دستگاهی مناسب است؟
• اگر بخواهم حوزه مواد را تغییر دهم هنوز این دستگاه مناسب است یا باید مجددا هزینه کرد؟
• سرعت آنالیز و خروجی دستگاه می تواند مطابق با نیاز من باشد؟
• چگونه هزینه دستگاه بر می‌گردد و ظرف چند سال؟ (ROI) آیا میتوان با خدمات دستگاه پول در آورد؟
• خدمات پس از فروش مطمئن و در دسترس دارد؟
• هر زمان که بخواهم می‌توانم آموزش تخصصی از شرکت سازنده دریافت کنم؟

خدمات پس از فروش مناسب

همانند قانون صفرم ترمودینامیک، قانون صفرم انتخاب سیستم رامان هم انتخاب دستگاهی است که خدمات پس از فروش مناسبی داشته باشد. اما چرا این نکته مهم است؟ به دلیل قیمت بالای تجهیزات طیف سنجی رامان این موضوع اهمیت پیدا می‌کند. طیف سنجی رامان ماهیتا جزو روش‌های به نسبت گران بوده و شما ریسک قرار دادن سرمایه خود را نباید در لبه پرتگاه داشته باشید. اگر سری به آزمایشگاه‌های تحقیقاتی و خدماتی بزنید با قبرستانی از تجهیزات روبرو می‌شوید که گاها برای یک قطعه کوچک، یک دستگاه چند میلیاردی از بهترین برندها، سال‌ها دارد خاک می‌خورد. خدمات پس از فروش و دسترسی شما به شرکت تامین کننده اصل مهم برای خرید تجهیزات حساس و گران قیمت است.

در ادامه به سراغ عوامل مهم در انتخاب نوع دستگاه می‌رویم.

نحوه انتخاب لیزر مناسب در سیستم رامان

لیزر در سیستم رامان به عنوان منبع نوری تحریک ارتعاشات مولکولی استفاده می‌شود. لیزرها در سیستم رامان باید دارای طول موج مناسب با نمونه باشند، تا بتوانند بهترین نتیجه را کسب کنند. علاوه بر انتخاب طول موج، لیزر باید دارای پایداری توانی بالا و کیفیت پرتو (ثابت M^۲ ) خوبی باشد تا بتوان از آن‌ها در سیستم‌های رامان استفاده نمود. پهنای خط لیزر باید باریک بوده و با زمان تغییر نکند، در غیر این صورت طیف خروجی یا مشاهده نخواهد شد و یا این که کیفیت مناسبی نخواهد داشت. طول موج لیزر باید بسیار پایدار بوده و با گرم شدن محفظه و سایر عوامل، جابجایی (Wavelength Shift) نداشته باشد. منابع لیزری که شروط بالا را نداشته باشند برای طیف سنجی رامان مناسب نیستند. برای این که بدانید چه لیزری برای کاربرد شما مناسب است به مقاله چگونه بهترین لیزر را برای طیف سنجی رامان انتخاب کنیم مراجعه نمایید.

بازه طیفی طیف سنج رامان

بازه طیفی طیف سنج رامان که با عدد موج (cm^-۱) مشخص می شود، در سیستم‌های مختلف متفاوت است. بیشتر سیستم‌ها حداقل ناحیه (cm^-۱) ۴۰۰-۱۸۰۰ را پوشش می دهند. این ناحیه جایی است که اکثر باندهای ارتعاشی مشخصه مواد در آن فعال هستند. در زیر (cm^-۱) ۴۰۰، ارتعاشات مولکولی با حضور اتم‌های سنگین‌تر فعال می‌شوند. مانند ارتعاش کششی هالوژن-کربن و اکسیدهای فلزی. مدهای خمشی نیز می‌توانند در این فرکانس‌های پایین‌تر رخ دهند.

از طرفی دیگر و در ناحیه حدود ۳۰۰۰ به بالا ، کشش های C-H بین (cm^-۱) ۲۹۰۰-۳۱۰۰ رخ می دهد و کشش‌های O-H / N-H تا (cm^-۱) ۳۶۰۰ قابل مشاهده است. به جز باندهای نیتریل (CN) که در نزدیکی (cm^-۱) ۲۲۰۰ وجود دارند، بین (cm^-۱) ۱۸۰۰ تا ۲۹۰۰ وجود دارد. برای برخی از کاربردها، منطقه مشخصه (cm^-۱) ۳۰۰-۳۲۰۰ برای تجزیه و تحلیل کمی و کیفی کافی است.

برای برخی از کاربردها نیز بازه طیفی باید گسترده باشد. به عنوان مثال سیستم‌هایی که در آزمایشگاه‌های مرکزی هستند به دلیل تنوع نمونه‌ها باید بیشترین بازه ممکن را برای ثبت طیف داشته باشند.

ناحیه (cm^-۱) ۷۰-۳۰۰ نزدیک به ناحیه تراهرتز است و برای ثبت گذارهای کم انرژی‌تر به کار گرفته می‌شود. به عنوان مثال در مواد نانو مرتبط با Tio2 پیک‌های مشخصه در بازه (cm^-۱) ۸۰-۱۰۰ هستند.

به طور کلی سیستم‌های رامان را بر اساس بازه‌های طیفی و کاربرد آن‌ها، به شکل زیر می‌توان دسته بندی نمود:

در سیستم‌های طیف سنجی چون همیشه یک المان پاشنده وجود دارد که طیف را با زاویه واگرا از هم تفکیک می‌کند (توری پراش یا منشور)، هر چه فضای بیشتری بعد از المان پاشنده وجود داشته باشد، آشکارساز قادر به ثبت بازه طیفی بزرگتر با قدرت تفکیک بالاتری است. در سیستم‌های Raman Hand-held، دستگاه به منظور قرار گرفتن در دست باید اندازه کوچکتری داشته باشد. بنابراین به ناچار فضای اپتیکی کم‌تری در اختیار است و قدرت تفکیک ضعیف‌تر و بازه کمتری را به نسبت میکروسکوپ رامان خواهیم داشت.

تفکیک طیفی (Spectral Resolution) طیف سنج رامان

وضوح طیفی، رزولوشن یا قدرت تفکیک طیفی همگی یک معنا دارند و مفهوم آن‌ها در یک طیف سنج این است که طیف سنج تا چه اندازه قدرت دارد تا دو پیک یا باند طیفی بسیار نزدیک به هم را بتواند از هم تفکیک دهد. رزولوشن را می‌توان با عرض پیک کامل در نصف ارتفاع پیک که اصطلاحا FWHH نامیده می‌شود تعریف نمود. برخی از تولیدکنندگان فاصله دو پیکسل مجاور را به عنوان رزولوشن نقل می‌کنند که اشتباه است. این فاصله را (Resolution per Pixel) می‌نامند، و با رزولوشن طیفی کاملا متفاوت است.

باندهای طیفی رامان در مواد جامد به طور معمول دارای پهنای حدودی (cm^-۱) ۲-۶ هستند و عرض باندهای رامان در مایعات نیز می توانند حدود (cm^-۱) ۴-۱۰ باشد. داشتن یک طیف سنج که بتواند کم‌ترین پهنا را برای باندهای طیفی ثبت کند که همان پهنای طبیعی خطوط طیفی ارتعاشی است، بیشترین اطلاعات را فراهم می کند. برای کاربردهای ساده، طیف سنج هایی با وضوح پایین ممکن است تا حدودی قابل استفاده باشند.

به طور کلی برای دستگاه های رامان، رزولوشن طیفی به شکل زیر است. هرچه عدد رزولوشن کوچکتر باشد سیستم در تفکیک باندهای نزدیک به هم قدرتمند‌تر است.

چنان چه نیاز به حدهای تفکیک بسیار بالا دارید میکروسکوپ رامان SRM (Super Resolution Microscopes) های تکسان را مشاهده کنید. این میکروسکوپ‌ها از تکنولوژی‌های لبه دانشی دنیا برای ارائه بالاترین رزولوشن های ممکن را (cm^-۱) ۳-۵ به شما می‌دهند. چنان چه در مورد رزولوشن‌های مناسب برای کار خود اطلاع ندارید و تمایل دارید تا متخصصان طیف سنجی ما در این مورد به شما مشاوره های تخصصی دهند. از کانال‌های ارتباطی مشخص شده، با ما در تماس باشید.

حساسیت آشکارساز رامان

یک طیف سنج رامان مناسب، باید دارای یک اپتیک بهینه و آشکارساز بسیار حساس باشد تا بتواند از همه مواد طیف رامان قابل توجهی را ثبت نماید. شاید برایتان جالب باشد که بدانید از هر ۱۰ میلیون فوتون لیزر که به نمونه برخورد می کند تنها یک فوتون به صورت پراکندگی رامان پراکنده می‌گردد.

برای اینکه مطئن شوید که دستگاه رامانی که قرار است تهیه کنید دارای حساسیت لازم برای ثبت طیف است آسان ترین راه تست قبل از خرید از موادی است که دارای طیف ضعیفی هستند. یکی از معروف‌ترین نمونه ها در این زمینه گرافن است. اگر یک دستگاه رامان بتواند مواد نانویی، مخصوصا گرافن را شناسایی نماید؛ از پس سایر مواد نیز تا حد زیادی بر خواهد آمد.

نکته دیگر در حساسیت، سهم اپتیک است. یک طیف سنج با روزنه عددی (F#) بالا می‌تواند نور بیشتری را از نمونه شما جمع کند و در نتیجه حساسیت بیشتری نسبت به روزنه عددی پایین‌تر داشته باشد. با این حال، دیافراگم عددی بزرگ به طور کلی منجر به اپتیک بزرگ‌تر و حجیم‌تر می شود. بنابراین، اگر به دنبال یک طیف سنج رامان دستی (Handheld) یا جمع و جور هستید، ممکن است مجبور شوید روزنه عددی پایین‌تر و در نتیجه حساسیت کمتری را بپذیرید.

خوب توجه داشته باشید که اگر بخواهیم به رامان دو صفت مهم را نسبت دهیم آن‌ها پیک‌های تیز با فاصله کم و شدت پایین هستند. بنابراین یک سیستم رامان ایده‌آل باید دارای قدرت آشکارسازی این پیک های کم شدت و تفکیک دادن آنها از همدیگر باشد.

نویز طیف سنج رامان

همان طور که در قسمت قبل گفته شد، سیگنال رامان به صورت ذاتی یک سیگنال ضعیف است و باید توسط آشکارسازهای قوی ثبت شود. یکی از مهترین عواملی که حتما باید در یک سیستم رامان بهینه شود، میزان نویز است. چرا که اگر نویز بالا باشد گاهی سیگنال توسط نویز دچار اختلال خواهد شد. نویز سیستم های رامان به چندین عامل بستگی دارد.

• لیزر
• آشکارساز
• اپتیک
• محفظه
• الکترونیک

سیستم‌هایی که دارای لیزرهایی با سامانه پایداری گرمایی و ولتاژی لیزر هستند تا حد خوبی بهینه شده و سپس در سیستم‌های رامان تعبیه می‌شوند. آشکارساز نیز به وسیله خنک سازی‌های زیر صفر بهینه می‌شود. نویز ناشی از اپتیک در فرآیند طراحی اپتیکی دستگاه باید بهینه شده و از چرخش نورهای سرگردان در سیستم جلوگیری کند. محفظه‌ سیستم‌های رامان باید از ورود هر گونه نورهای خارجی به قسمت آشکارساز جلوگیری کنند. نویز الکتریکی نیز با طراحی‌های دقیق باید محاسبه و خنثی شود تا بتوان یک سیگنال خوب را دریافت نمود. سطوح مختلف نویز در خروجی را می توانید در مثال زیر مشاهده نمایید.

نویزهای حرارتی در آشکارساز نیز یکی از منابع مهم تولید نویز هستند که با خنک سازی آشکارساز تا دمای زیر صفر خنثی می‌شوند. (خنک سازی آشکارساز به دلیل مصرف توان بالا در نسخه‌های HandHeld رامان وجود ندارد. زیرا این نوع دستگاه‌ها به وسیله باتری کوچکی تغذیه می‌شوند و امکان خنک‌سازی آشکارساز در آن‌ها وجود ندارد.)

برای اندازه‌گیری و مشاهده نویز سیستم می‌توانید قبل از خرید دستگاه، با تست چندین نمونه، از پایین بودن میزان نویز اطمینان حاصل کنید. و دستگاهای مختلف را مقایسه نمایید. شرکت تکسان امکان انجام تست قبل از خرید را برای شما فراهم می‌نماید.

انتخاب میکروسکوپ رامان یا میکروسکوپ رامان کانفوکال؟

برای پاسخ به این سوال به صورت مفصل می‌توانید به مقاله رامان کانفوکال مراجعه نمایید. اما یک قانون کلی برای این که بدانید کدام سیستم برای شما مناسب است، ارائه می کنیم. کانفوکالیتی، یک ماژول برای تصویر برداری از لایه‌های نازک است که قادر است از ضخامت ۱۰ نانومتر تا حدود چندین میکرون را، تصویربرداری رامان کند. افزودن این ماژول یک هزینه چند برابری در پی دارد. میکروسکوپ‌های رامان غیر کانفوکال در تمام ویژگی‌ها مشابه کانفوکال هستند و تنها تصویربرداری در راستای ضخامت را پشتیبانی نمی‌کنند. بنابراین ابتدا باید مشخص کنید چقدر به این قابلیت نیاز دارید؟ آیا به لحاظ هزینه‌ای، امکان پرداخت هزینه چند برابری برای این ماژول را دارید؟ و اینکه می‌توانید این نمونه ها را از بیرون خدمات بگیرید و سرمایه خود را حفظ کنید؟ (غالبا ۹۵ درصد نمونه‌هایی که با تست رامان شناسایی می شوند، نیاز به آنالیز کانفوکال ندارند)

نیاز به تصویربرداری رامان

چنان چه علاقه‌مند به تهیه طیف از نقطه به نقطه نمونه دارید تا در نهایت یک تصویر طیفی از نمونه (Mapping) در خروجی داشته باشید، نیاز دارید تا سیستم رامان شما دارای استیج‌های حرکتی دقیق باشد. نمونه یک تصویر طیفی را در زیر مشاهده میکنید. هر نقطه رنگی نشانگر یک ماده متفاوت است.

اگر مطمئن نیستید که این قابلیت را نیاز دارید یا نه، در این مورد با شرکت ارائه دهنده تجهیز ارتباط بگیرید و در مورد نمونه خود اطلاعات کافی را دریافت کنید.

توان لیزر مناسب با نمونه

روش رامان یک روش غیر تخریبی است. به این معنی که نمونه در حین تست آسیب نمی‌بیند. اما در برخی از نمونه ها که رنگ آنها تیره است و نمونه حالت اشتعالی داشته باشد ممکن است در اثر تابش نامناسب توان لیزر، نمونه افزایش حرارت داشته باشد و یا این که بسوزد. برای پیشگیری از این موضوع باید از سیستم هایی استفاده نمود که توان آن‌ها قابلیت کنترل شدن را داشته باشد. میکروسکوپ‌های رامان تکرام و رامان های پرتابل آترین به شما امکان کنترل توان با گام های ریز و قابل کنترل را می‌دهند.

نرم افزار و دیتابیس طیفی

وجود نرم افزار قدرتمند ثبت و آنالیز طیف به شما کمک فراوانی می‌کند. ثبت، پردازش و خروجی‌ گرفتن از دستگاه، به طوری که بتوانید از داده‌های خود در سایر نرم افزارها استفاده کنید بسیار مهم است. نرم افزار تانسو در کنار سیستم‌های رامان تکسان با تجربه متخصصان برنامه نویسی برای کمک به کاربر امکانات فراوانی را گرد هم آورده است. و حتی اگر ماژول به خصوصی را مد نظر داشته باشید، تکسان می‌تواند به طور انحصاری آن ویژگی را برای شما در نرم افزار قرار دهد.

همچنین اگر قصد استفاده از دستگاه، در مکان‌هایی را دارید که اپراتور دانش چندانی ندارد، متخصصان نرم افزاری ما تست را برای شما تا ساده ترین سطح‌ها آسان خواهند کرد. در این حالت شما می‌توانید نمایشی مانند تصویر زیر داشته باشید.

هم‌چنین تکسان بزرگ‌ترین دیتابیس تخصصی مواد دنیا در زمینه رامان اسپکتروسکوپی را در اختیار شما قرار میدهد. این دیتابیس دارای ویژگی های زیر است:

• کاملترین دیتابیس مواد در همه زمینه‌ها با امکان جستجوهای تخصصی (طیفی، فرمولی، و…)
• امکان تفسیر طیف
• امکان کمومتری همزمان نتایج
• امکان آنالیز مخلوط چند ماده (تا ۵ ماده)
• امکان اضافه نمودن داده دلخواه به نرم افزار
• به روزرسانی داده‌ها

شایان توجه است که علاوه بر طیف سنجی رامان، چنان چه دیتابیس‌های جامع طیفی IR (همه روش‌های IR)، NMR، MS، UV_VIS نیز پشتیبانی می‌شوند. چنانچه مایل به دریافت اطلاعات بیشتر هستید با ما در تماس باشید.

لوازم جانبی همراه سیستم‌های طیف سنجی رامان

گاهی در طیف سنجی ممکن است با نمونه هایی سرو کار داشته باشید که آنالیز آن‌ها نیازمند اضافه نمودن ابزارآلات خاصی به سیستم است. تکسان در کنار سیستم‌های خود لوازم جانبی منحصر به فردی را که کار با نمونه را برای شما آسان می‌کند، قرار می‌دهد. از کیت‌های افزایش شدت سیگنال تا ماژول‌های ۹۰ درجه برای تست مواد یا سیستم‌هایی که زیر میکروسکوپ قرار نمی‌گیرند. (مانند سیستم‌های الکتروشیمی جهت تست هم‌زمان رامان و تست‌های الکتروشیمی)

اما اگر شما نیاز به یک ماژول خاص برای کاربرد خود داشته باشید شرکت تکسان این ماژول را برای شما می‌سازد و در اختیار شما قرار میدهد. با در اختیار داشتن ایده ساخت هر ماژول مناسب خود، محدویتی نخواهید داشت. برای دریافت مشاوره در مورد ماژولی که نیاز شما را برطرف می‌کند، می‌توانید روی کمک ما نیز حساب کنید!

آیا می خواهید SRES کار کنید؟

روش‌های تقویت سیگنال رامان با نانو ذرات فلزی یا SERS یکی از فعال‌ترین شاخه‌های رامان هستند که امکان آنالیز رامان در غلظت‌های بسیار پایین را فراهم می‌کند. این روش بسیار پرکاربرد و مورد توجه پژوهشگران زیادی در سرتاسر دنیاست و هرساله تعداد بی‌شماری پژوهش در این زمینه به چاپ می‌رسد. در صنعت نیز کاربردهای فراوانی برای طیف سنجی افزایش یافته سطحی رامان وجود دارد.

اگر تمایل دارید که در این زمینه کار کنید. ما با در اختیار قرار دادن دانش متخصصان این حوزه و در اختیار قرار دادن ملزومات تکنیک SERS برای شما، راه را برای شما هموار خواهیم کرد. برای دریافت اطلاعات تخصصی در این زمینه می‌توانید با ما نیز در تماس باشید.

کالیبراسیون اتوماتیک

سیستم‌های طیفی برای فراهم نمودن آنالیزهای دقیق باید کالیبره باشند. برخی از سیستم‌ها ابتدا در کارخانه کالیبره شده و به شما تحویل داده می‌شوند. اما پس از مدتی شما باید با دادن هزینه مجددا کالیبره بودن آن‌ها را چک و تصحیح کنید. سیستم‌های جدید از کالیبراسیون خودکار بهره می‌برند. اطمینان حاصل کنید که برای کاهش هزینه‌های آزمایشگاه خود، از این سیستم ها بهره بگیرید. سیستم‌های رامان تکسان قبل از هر تست، کالیبره بودن دستگاه را به طور خودکار چک کرده و صحت کالیبراسیون را بررسی و تصحیح می‌کنند.

سرعت آنالیز طیف سنجی رامان

آیا نیاز به آنالیز سریع تعداد بالایی از نمونه‌ها را دارید؟ به عنوان مثال آیا به دنبال یک نگین الماس تقلبی در یک پالت ۵۰۰ تایی نگین تراش خورده، در کمترین زمان هستید؟ اگر برای شما سرعت آنالیز مهم است، سیستم‌های رامان تکسان آنالیز تا زمان ۱ میلی ثانیه را فراهم می‌کنند. پالت‌های نمونه های دارویی (به عنوان مثال چندین قرص)، تعداد بالا سنگ‌های قیمتی و… به وسیله سیستم‌های تست سریع قابل شناسایی و مشخصه یابی هستند. اگر به سرعت بالا نیاز دارید از سیستم‌های جاروبی استفاده نکنید چون زمان هر تست در این سیستم‌ها بالاست (چند ده ثانیه برای یک نمونه منهای زمان آنالیز نرم افزاری و ارائه نتیجه!)

قصد استفاده از رامان در کجا را دارید؟

برای استفاده از سیستم رامان با توجه به محل کاربرد (آزمایشگاه، خط تولید، فضای باز، آنالیز از راه دور) نیز سیستم‌های مختلفی در بازار وجود دارد. تکسان انواع سیستم‌های رامان (میکروطیف سنج، قابل حمل، فیبر اپتیکی، از راه دور را به مشتریان خود ارائه می کند). اگر محل آزمایش نیز برای شما فضایی غیر از آزمایشگاه است، بازهم می‌توانید با توجه به کاربرد خود از سیستم‌های متنوع رامان تکسان بهره بگیرید.

جمع‌بندی

اگر قصد خرید یک سیستم رامان را دارید، ابتدا موارد کاربرد خود را به ترتیب اولیت مرتب کنید. برای این موارد:

• لیزر مناسب
• سیستم اپتیکی مناسب
• رزولوشن مناسب
• آشکارساز مناسب
• نرم افزار و دیتابیس مناسب

را باتوجه به اطلاعات موجود در این مقاله انتخاب کنید. چنان چه در مورد هر کدام از موارد گفته شده ابهام داشتید، برای رفع ابهام و دریافت مشاوره تخصصی رایگان با متخصصان طیف سنجی ما در ارتباط باشید.

و فراموش نکنید:

۱. مشاوره قبل از خرید

۲. تست قبل از خرید

۳. گارانتی متعبر و خدمات پس از فروش طولانی مدت و مناسب