ラマン分光法による分子構造同定や物性評価
製品開発・品質
OUTLINE
サービス概要
ラマン分光法とは？
ラマン分光法は、試料にレーザ光を照射した際に発生するラマン散乱光を利用し、分子中の構造についての情報を得る手法です。
得られたラマンスペクトルより、化合物の定性、化学結合や官能基の推定、結晶構造の評価を行うことが出来ます。
FEATURES
特徴
レーザラマン分光光度計の特徴
- FT-IRと同じく分子の振動を観測する分光法です。
- 前処理が不要で試料をそのままの形で測定できます。溶液、粉末、結晶、気体状態での測定が可能です。
- FT-IRに比べて水の影響を受けにくいため、水溶液を測定することができます。
- 低波数領域の測定が可能であり、格子振動（結晶中の原子の振動）や重い原子間の振動について情報を得ることができます。
- レーザ光を約1µmに絞って照射できるため、局所的な測定が可能です。
- コンフォーカル機能により、非破壊で深さ方向の分析が可能です。
ラマン分光法でわかること
測定して得られたラマンスペクトルより、試料について様々な情報を得ることができます。
・ピークの位置
分子の化学結合に由来しているため、化合物の定性や官能基の推定を行うことができます。
・ピークの半値幅
結晶性の試料であれば、結晶性が高いほど半値幅が狭くなります。
・ピーク位置のシフト
試料が歪んでいる場合にはピーク位置のシフトが見られます。
原理
物質に光を照射すると、光と物質の相互作用により反射・屈折・吸収などのほかに散乱と呼ばれる現象が起こります。
散乱光のなかには入射した光と同じ波長の光が散乱されるレイリー散乱（弾性散乱）と、分子振動によって入射光とは異なる波長に散乱されるラマン散乱（非弾性散乱）があります。ラマン散乱光を分光し、得られたラマンスペクトルより、分子レベルの構造を解析する手法がラマン分光法です。
ラマン分光法(Raman) と 赤外分光法(FT-IR) との比較
ラマン分光法  |
赤外分光法  |
|
| 検出方法 | ラマン散乱光 | 赤外吸収 |
| 分解能 | 約1μm | 約10μm |
| 前処理の有無 | なし | あり |
| 透明材料中の試料 | 測定可能 | 測定不可 （透明材料で吸収が起こるため） |
| 水溶液の測定 | 測定可能 | 測定不可 （中赤外領域では水の吸収が大きく出るため） |
| 見やすい結合 |  振動に伴い分極率が変化 C=C、C≡C、S-Sなどに強い |
 振動に伴い双極子モーメントを誘起 O-H、N-H、C=Oなどに強い |
| ライブラリ数 | 数万種類 | 数十万種類 |
| 蛍光による妨害 | あり | なし |
| 試料へのダメージ | 破損の恐れあり （レーザー光によって発熱するもの） |
なし |
マッピング測定
レーザラマン分光光度計では、局所的な分析のほかにも試料ステージを走査させてマッピング測定を行うことが可能です。混在成分の空間分布の把握や、製品の欠陥調査など様々な用途に活用できます。
加熱ステージを用いたラマン測定
専用の加熱ステージを組み合わせることで、室温～600℃の任意の温度で試料を加熱しながら測定を行うことができます。測定雰囲気も空気、アルゴン、窒素などを選択可能です。
[顕微鏡用加熱ステージ]
Linkam Scientific Instruments
型式：10033
温度範囲：40～600℃
最大試料サイズ：直径16mm×厚さ1.5mm
測定雰囲気：大気下、アルゴン、窒素
設備
レーザーラマン分光装置 ～日本分光 NRS-5500～
レーザーラマン分光光度計
| 光源（レーザー波長） | 532nm, 785 nm |
| 回折格子 | 300, 600, 1800 gr/mm |
| 試料ステージ | XYZ自動ステージ（マッピング、深さ方向分析）、試料加熱ステージ（室温～600℃） |
| 倍率（対物レンズ） | ×5, ×20, ×100 |
主な用途
- 異物の定性分析
- 化合物半導体の結晶性評価
- Si酸化膜の構造状態評価
- 電極材料の性能評価
- 半導体の応力評価
- 炭素材料の結晶性評価