Analýza neznámých částic bývá často složitým a náročným procesem, přičemž hlavní obtíž spočívá v jejich extrémně malé velikosti a skutečnosti, že mohou být vázány v různorodé a složité matrici. Přesto je právě identifikace těchto částic klíčová v celé řadě průmyslových i výzkumných oblastí. I nepatrné množství kontaminantů může negativně ovlivnit výslednou funkci, vzhled nebo kvalitu finálního produktu. Typickými oblastmi využití částicové analýzy jsou například forenzní identifikace zakázaných látek, detekce příměsí v recyklačních procesech, kontrola čistot prostředí při výrobě elektronických komponent nebo sledování přítomnosti částic v kapalinách pro biomedicínské aplikace. Význam částicové analýzy dále roste i při zpětném inženýrství složitých výrobků nebo při odhalování příčin výrobních vad. Vzhledem ke zvyšujícím se nárokům na rozlišení, rychlost i analytickou přesnost se v těchto případech stále více uplatňují pokročilé mikroskopické techniky – především kombinace optické mikroskopie s technikami vibrační spektrometrie, jako jsou FT-IR a Ramanova spektrometrie. Optická mikroskopie slouží k rychlé detekci a lokalizaci částic podle jejich morfologie a kontrastu, zatímco FT-IR a Ramanova část přístroje umožňují jejich přímou chemickou identifikaci na základě spektrální stopy. Infračervená a Ramanova spektra nesou chemickou informaci a jsou unikátní pro každou látku – díky této jedinečnosti a existujícím databázím infračervených a Ramanových spekter dokážeme dané neznámé částice identifikovat nebo sledovat rozložení částic a chemických látek v prostoru.
Ramanova mikroskopie nabízí při analýze částic oproti infračervené spektroskopii řadu významných výhod. Díky využití osvětlení ve viditelné oblasti spektra lze dosáhnout laterálního rozlišení lepšího než 1 μm, což je úroveň, kterou konvenční infračervená mikroskopie nedokáže nabídnout. Zásadní výhodou Ramanovy metody je také to, že je zcela bezkontaktní – vzorek tak zůstává neporušený a nehrozí
jeho kontaminace ani ovlivnění výsledků další analýzy. To hraje klíčovou roli například při farmaceutickém výzkumu nebo forenzním zkoumání, kde je zachování původního stavu materiálu nezbytné. Naproti tomu infračervená spektroskopie, ať už v režimu přímé reflexe nebo s použitím ATR techniky, naráží na jistá omezení – slabý signál u reflexe, nebo nutnost fyzického kontaktu se vzorkem u ATR. Další výraznou předností Ramanovy mikroskopie je možnost analyzovat látky skrze průhledné obaly, jako jsou například plastové sáčky, fólie nebo skleněné nádoby. To je obzvlášť cenné ve forenzních nebo celních aplikacích, otevírání obalu provést identifikaci podezřelého materiálu, a tím se vyhnout riziku kontaminace nebo ohrožení analytika nebezpečnými látkami (obr. 1). Právě v těchto případech představuje Ramanova mikroskopie ideální nástroj pro detailní a bezpečnou charakterizaci drobných částic i v náročných podmínkách.
S rostoucími nároky na přesnost, citlivost, rychlost měření, uživatelský komfort a obecnou oblibu i univerzálnost Ramanovy spektroskopie se dostupné technologie neustále vyvíjejí a posou-vají vpřed. Výborným příkladem tohoto trendu je řada RAMANTouch – trojice špičkových Ramanových mikroskopů japonského výrobce Nanophoton (obr. 2), který se v loňském roce stal součástí společnosti Bruker. Nejnovějším a zároveň nejdostupnějším zástupcem této rodiny je RAMANwalk, který je určen spíše pro rutinní analýzy. Jeho jedinečnost spočívá v použití moderních algoritmických přístupů při bodové analýze ploch, díky nimž poskytuje relevantní výsledky při kontrole kvality výrazně rychleji než tradiční metody. RAMANdrive je mikroskop speciálně navržený pro potřeby polovodičového a energetického průmyslu. Je vybaven analytickým stolkem s průměrem 300 mm, což jej předurčuje k analýze křemíkových waferů a kontrole kvality velkoformátových desek plošných spojů (PCB). Vlajkovou lodí této série je RAMANtouch, který se díky své mimořádné univerzálnosti řadí nejen k nejvšestrannějším nástrojům pro analýzu částic v rámci této produktové řady, ale také i mezi špičku dostupných řešení na trhu. Ačkoliv mikroskop RAMANtouch nabízí celou řadu moderních funkcí a technických vylepšení, klíčovým prvkem pro efektivní analýzu částic je použití galvanometrických zrcadel. Jde o pohyblivá zrcadla, která umožňují rychlé a přesné navádění laserového paprsku po vzorku bez nutnosti pohybu mikroskopického stolku (obr. 3). Tím se výrazně zkracuje doba měření a zároveň se výrazně zvyšuje přesnost polohování laseru na vzorku. Tato technologie je mimořádně přínosná při analýze většího počtu částic, kdy je třeba provádět opakovaná měření v různých místech vzorku, nebo při detailním mapování částic na rozsáhlejších plochách. Díky přesnému řízení laserového paprsku s polohovací přesností až 10 nm je možné zaměřit se i na velmi malé nebo obtížně přístupné částice, a to bez kompromisů v prostorovém rozlišení či stabilitě systému.
Při monitorování částic v různých aplikacích – od jednotlivých částic na filtru až po jejich trojrozměrné rozložení v objemových vzorcích – nabízí mikroskop RAMANtouch několik měřicích režimů, které jsou přizpůsobeny konkrétním typům vzorků. • Klíčovým prvkem pro rychlou a efektivní analýzu je tzv. liniové laserové osvětlení (laser line illumination), při němž je laserový bod roztažen do linie, která pokrývá větší oblast vzorku najednou. Tato technologie výrazně urychluje Ramanovo mapování a umožňuje získat stovky spekter během jediné expozice. Ačkoli nejde o zcela novou metodu, právě v kombinaci s výše zmíněnými galvanometrickými skenery je možné dosáhnout toho, že laserová linie vykazuje konzistentní intenzitu, zaostření i přesnost v celé šíří – včetně krajních bodů. To představuje zásadní rozdíl oproti podobným systémům. Díky tomu lze v praxi simultánně snímat až 400 bodů najednou, což významně zvyšuje efektivitu měření při analýze většího množství částic. • Režim AreaFlash využívá pohybující se laserovou linii k pokrytí větší plochy a poskytuje průměrné spektrum z oblasti větší než 1,5 × 1,5 mm (obr. 4). To je ideální například pro rychlý screening částic na větších plochách nebo pro analýzu světlocitlivých vzorků, kde je nutné minimalizovat intenzitu záření. • Kombinací bodového a liniového osvětlení lze navíc provádět i 3D Ramanovo zobrazování, které zpřístupňuje informace o chemickém složení v hloubce průhledných materiálů – rychle, přesně a bez nutnosti mechanického řezu. Univerzálnost systému RAMANtouch podtrhuje i možnost volby různých laserových vlnových délek, které lze přizpůsobit konkrétním analytickým požadavkům a typům vzorků. V základní konfiguraci je k dispozici 532 nm a 785 nm, přičemž rozšířené možnosti zahrnují také 325 nm, 355 nm, 405 nm, 457 nm, 488 nm, 633 nm a 671 nm – až se čtyřmi lasery současně. Díky tomu lze optimalizovat analýzu široké škály materiálů – od biologických vzorků až po anorganické částice s různou fluorescenční odezvou
Moderní Ramanovy mikroskopy řady Nanophoton se vyznačují vysokou mírou automatizace a uživatelské přívětivosti, což je činí ideálními nástroji nejen pro experty, ale i pro běžné uživatele bez předchozích zkušeností s touto technikou. Všechny přístroje této série nabízejí automatické zarovnání a kalibraci optické dráhy, čímž je zajištěn maximální výkon a dlouhodobá stabilita měření bez nutnosti ručních zásahů. Díky interním kalibračním vzorkům a referenčnímu zdroji lze navíc vlnovou kalibraci provádět plně automaticky, dokonce i během samotného měření. Tím je umožněno sledování i těch nejmenších posunů Ramanových píků s maximální přesností. Automatizace však nekončí pouze u optiky. Celý systém – od výběru laseru a nastavení výkonu excitace až po motorizovaný objektivový revolver a pohyb vzorku – je řízen softwarem. Tato komplexní automatizace výrazně zjednodušuje ovládání přístroje, šetří čas a zároveň zajišťuje vysokou opakovatelnost výsledků. Díky plně automatizovanému hardwaru je navíc možné mikroskopy pohodlně ovládat nadálku a plánovat pokročilé měřicí sekvence, což ocení zejména laboratoře s vysokým vytížením a požadavky na efektivitu.
Mikroskop RAMANtouch představuje mimořádně výkonný a zároveň uživatelsky přívětivý nástroj pro detailní analýzu částic v celé škále aplikací – od farmacie a forenzní vědy až po materiálový výzkum nebo kontrolu kvality. Spojuje v sobě vysokou prostorovou i spektrální přesnost, rychlé měřicí režimy včetně 3D zobrazení a možnost pracovat s nejrůznějšími typy vzorků – od jednotlivých mikročástic po rozsáhlé filtrační plochy (obr. 5). Díky automatizaci klíčových funkcí, intuitivnímu ovládání a robustní konstrukci se výborně hodí jak do výzkumných laboratoří, tak i do rutinního provozu. Ať už je potřeba identifikovat neznámou částici, sledovat distribuci látek nebo měřit vzorky přes průhledný obal bez nutnosti jejich otevření, RAMANtouch poskytuje rychlé, spolehlivé a reprodukovatelné výsledky s minimálními nároky na obsluhu.
Staňte se součástí komunity, přispívejte, vzdělávejte se ...
Více informací >Zajímate se o naše produkty, aplikace či události? Přihlaste se k odběru novinek.
