Equipements: Jobin-Yvon T64000 Lasers utilisés: Argons,  Krypton, Titane-saphir , semi-conducteur Etude d’échantillon en Macro et Microscopie (limite diamètre de la cible: 1 à 2 micron)   Responsable: Jean-Yves MEVELLEC (IR-CNRS) Tél: +33 (0)02 40 37 39 75 Fax:+33 (0)02 40 37 39 98

 

Notes sur la diffusion Raman :

 

Diffusion Raman: Interaction du type onde lumineuse-matière

L’échantillon est éclairé par une lumière monochromatique (photons de même fréquence) fournie par un laser. La lumière diffusée est analysée afin d’obtenir un spectre de vibration (comme en absorption infrarouge) qui peut être considéré comme une carte d’identité du composé. Par opposition à la diffusion Rayleigh (photons incidents et diffusés de même fréquence), le phénomène de diffusion Raman résulte de chocs inélastiques entre les photons et les charges contenues dans le matériau. L'énergie échangée au cours du processus entre photons diffusés et incidents correspond à une des énergies de vibration possibles du système étudié. L'ensemble des raies observées (spectres Raman) est donc caractéristique du matériau et plus précisément de sa structure électronique.

 

Caractéristiques techniques:

 

• 2 montages complémentaires:

  1) Montage de diffusion Raman UV et visible dispersif (Jobon-Yvon T64000)

  • Lasers utilisés: Argons,  Krypton, Titane-saphir, semi-conducteur, couvrant les longueurs d'onde suivantes:

    - 363nm (Argon UV)

    - 457nm (Argon)

    - 488nm (Argon)

    - 514nm (Argon)

    - 561nm (Semi-conducteur)

    - 641nm (Krypton)

    - 676nm (Krypton)

    - 700-900 nm (Titane-saphir)

  • Etude d’échantillon en Macro et Microscopie (limite diamètre de la cible: 1 à 2 micron)

  •  Mesures en hautes et basses températures (microcryostat azote et hélium)

  • Platine XY pour cartographie d’échantillon

  • Possibilité de Raman polarisé

   

• 2) Montage de diffusion Raman à transformée de Fourier

• Laser excitateur : Nd-Yag (1064 nm)

• Microscope

• Mesures en hautes et basses températures (microcryostat azote et hélium)

• Possibilité de Raman polarisé

• Cuves pour liquide

 

Exemple de Thématiques :

 

• Modes basses fréquences nanotubes de carbone (S.Lefrant – IMN Nantes)
• Matériaux gemmes (E.Fritsch IMN - Nantes)
• Conformation et dopage dans les Polymères conducteurs (G.Froyer IMN – Nantes)
• Micropolarisation sur Cristaux (JY.Mevellec IMN – Nantes)

 

Comparaison Raman dispersif et FTRaman :

 

Pour des raisons techniques les spectromètres à transformée de Fourier ne peuvent être utilisés que dans un domaine d’énergie inférieure au visible. Les avantages liés à la transformée de Fourier, notamment la rapidité, sont obtenus avec des photons incidents de longueur d’onde 1064nm (visible : 800-400nm)

Le choix de l’énergie excitatrice laser peut induire des différences dans les spectres Raman.

En particulier:

            Fluorescence : si les photons incidents sont absorbés par le matériau à cette énergie, il peut apparaître parfois de la fluorescence (émission décalée en fréquence). Ce phénomène (du premier ordre) est beaucoup plus intense que la diffusion Raman et masque parfois totalement cette dernière lorsqu’ils se superposent.

            La Diffusion Raman Résonnante : si les photons incidents sont absorbés par le matériau, certains termes Raman peuvent être fortement amplifiés. Dans certains cas, c’est le seul moyen d’obtenir un spectre.

Le FT-Raman, de part sa longueur d’onde plus haute que le domaine du visible (domaine d’absorption des électrons extérieurs), est souvent dans une situation dite « hors résonance », il est donc complémentaire avec le montage Raman dispersif.

 

 

Exemples de spectres réalisés

 

Comparaison entre Absorption Infrarouge et Diffusion Raman :

 

Diffusion Raman et absorption Infrarouge sont deux techniques permettant d'obtenir un spectre de vibrations du composé. Les processus physiques étant différents, les règles d'activité et donc l'intensité des raies peuvent-être totalement différentes: ces deux techniques sont donc complémentaires pour l’étude des vibrations.

• Analyse de la lumière par Transformée de Fourier:

Cette technique d'analyse de la lumière utilise un interféromètre de Michelson. Une séparatrice à 45° sépare les ondes en deux parties identiques qui vont ensuite se réfléchirent sur des miroirs. Au retour, à travers la séparatrice, ces deux ondes se recomposent. L’intensité résultante possède alors un facteur dépendant de la différence de chemin parcourue par les deux ondes. La mesure de l'intensité lumineuse totale est effectuée pour un grand nombre de positions du miroir. Une transformée de Fourier de l’intensité permet alors de passer directement d'un espace de position du miroir à un espace de fréquence.

                       Avantages:

                                 1.temps de mesure réduit.

                                 2.précision du pointé des raies.

                                 3.auto-alignement grâce à un laser pilote.

 

Pour en savoir plus :

• La diffusion Raman... mais c'est très simple (Site externe créé par Edouard Rzepka)