Was sollte man beim Kauf eines Raman-Systems beachten?

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Es ist wichtig, dass die Raman-Geräte eine präzise Steuerung der Laserleistung auf die Probe ermöglichen, da sie sich stark in ihrer Reaktion auf die eingestrahlte Laserleistung unterscheiden. Bei einigen Proben können sogar niedrige Laserleistungen eine Verschiebung im Raman-Spektrum induzieren, welche zu einer falschen Interpretation führen kann. Andere Proben wiederum sind anfällig auf Hitze und verbrennen bei zu hohen Laserleistungen. Mit integrierten Leistungsmessern und neutralen Dichtegradienten-Filtern lässt sich die Leistung des Lasers im Milliwattbereich regulieren. Bei der Raman-Messung ist es sehr wichtig, die Eigenschaften des Laser-Sperrfilters zu berücksichtigen. Laser-Sperrfilter dienen dazu, die intensive Rayleigh-Streuung aus der schwächeren, unelastisch gestreuten Raman-Streuung zu eliminieren.

Es gibt zwei Arten von Filtern in modernen Raman-Instrumenten: Notch- und Edgefilter. Notch-Filter beseitigen nur das Rayleigh-Streulicht und lassen sowohl die Stokes- und Anti-Stokes-Strahlung des Raman-gestreuten Lichts passieren. Notch-Filter können daher sowohl Stokes- als auch Anti-Stokes-Spektren liefern, obwohl das Anti-Stokes-Spektrum entsprechend schwächer als das Stokes-Spektrum ist. Edgefilter blockieren ebenfalls das Rayleigh-Streulicht, allerdings fungieren sie auch als Langpass-Wellenlängenfilter, sodass nur die Stokes-Strahlung den Filter passiert. Wichtig ist, dass die optische Durchlässigkeit eines Edgefilters etwa 30% höher ist. Außerdem sind sie günstiger und robuster als Notch-Filter. Da Notch-Filter in ihrer Leistung abbauen, müssen sie auch regelmäßig ausgetauscht werden – durch Servicetechniker oder direkt beim Hersteller. Die meisten Anwendungen können mit Geräten mit Edgefiltern durchgeführt werden, was diese Variante zur besseren Wahl macht.

Neben diesen Filtern sollte auch noch der so genannte Laser-Cut-off in die Überlegungen miteinbezogen werden. Die eingesetzten Laser-Blocking-Filter bestimmen, wie nahe man an die Laser-Anregungswellenlänge gehen kann, ohne dass Rayleigh-Streulicht emmitiert wird. Dies wird als die Grenzfrequenz bezeichnet und in Wellenzahlen ausgedrückt. Je niedriger der Cut-off, desto empfindlicher ist die Raman-Streuung. Viele Instrumente haben einen Standard-Cut-off von rund 100 cm^-1, während andere Standard-Cut-offs rund 50 cm^-1 haben. Solche niedrigeren Cut-off-Frequenzen sind erforderlich, um beispielsweise anorganische Verbindungen zu untersuchen.

Raman-Systeme mit automatischer Ausrichtung

Ein Raman-System in optimaler Ausrichtung liefert die beste Leistung, jede Abweichung beeinträchtigt die Systemleistung (z.B. Empfindlichkeit, Genauigkeit oder Reproduzierbarkeit). Daher ist es wichtig, die aktuelle Ausrichtung eines Gerätes bewerten zu können und in der Lage zu sein, eine Abweichung zu korrigieren. Die wichtigsten Strahlengänge sind in Abbildung 2 schematisch dargestellt. Grundsätzlich gibt es drei Strahlengänge:

• Die visuelle Betrachtung für die präzise Ausrichtung der spezifischen Stelle der Probe;

• Der Laserlicht-Strahlengang, um die Probe genau an der beobachtenden Stelle mit dem Laser anzuregen;

• Die Raman-Strahlung, die von der Probe emmitiert wird, wird im Mikroskopobjektiv gebündelt und schließlich an den CCD-Detektor geleitet.

Alle drei Strahlengänge müssen genau zueinander positioniert werden. Dies ist besonders wichtig für Raman-Mikroskope, mit denen Merkmale untersucht werden, die nur 500 nm groß sind.

Im Laufe der Zeit zeigen alle Instrumente einen gewissen Drift, der die optimale Ausrichtung beeinträchtigt. Um dies wieder auszugleichen, muss das System neu ausgerichtet werden, je nach Gerät ist hierfür ein Systemtechniker erforderlich. Es gibt aber auch Instrumente, die durch ein automatisches Ausrichtungstool diese Funktionen selbstständig durchführen. Dies verringert sowohl die Ausfallzeit als auch die allgemeinen Wartungskosten.

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