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Raman-Gerätetechnik

Monochromatoren und Spektrographen

Die Funktion von Monochromatoren besteht darin, polychromatisches Licht in seine spektralen Bestandteile zu zerlegen. Als dispergierende Medien werden Gitter oder Prismen verwendet, wobei Prismen in der Raman-Spektroskopie nur noch ganz selten genutzt werden, da die Strahlungsverluste zu groß sind.

Monochromatoren

Ein Gittermonochromator besteht aus folgenden Teilen:

  • Eingangsspalt
  • Spiegel zur Parallelisierung der Strahlung
  • Gitter
  • Spiegel zur Fokussierung auf die Brennebene
  • Ausgangsspalt

Das polychromatische Licht tritt durch den Eingangsspalt und fällt auf einen konkaven Spiegel. Es wird ein paralleler Strahl erzeugt.

Das Gitter zerlegt durch Beugung diesen Strahl in einzelne Wellenlängen. Ein zweiter konkaver Spiegel bündelt das zerlegte Licht auf der Brennebene. Die Stellung des Gitters bestimmt die Wellenlänge, die durch den Ausgangsspalt in der Brennebene durchgelassen wird. Für die Raman-Spektroskopie ist in der Regel nur ein Monochromator nicht ausreichend. Kommerzielle Geräte arbeiten heute mit Doppelmonochromatoren (2 Monochromatoren, die miteinander gekoppelt sind) oder sogar Triplemonochromatoren. Der Vorteil mehrfach hintereinander geschalteter Monochromatoren liegt in der Reduzierung des Streulichtes und der höheren spektralen Auflösung. Statt Reflexionsgitter werden auch holographische Transmissionsgitter in Raman-Spektrometern verwendet. Hier wird das Licht an Gitterlamellen gebeugt, während es durch das Gitter hindurchgeht. Das hat den Vorteil, dass eine sehr hohe Beugungseffizienz erreicht wird.

Animation zum Gittermonochromator

Funktionsweise eines Monochromators in Bildern

Spektrographen (bzw. Polychromatoren)

Heute werden in der Raman-Spektroskopie vielfach Spektrographen eingesetzt. Der Aufbau entspricht dem eines Monochromators nur mit dem Unterschied, dass sich auf der Brennebene des Monochromators (Ausgangsspalt) ein positionssensitiver Detektor (z.B. CCD) befindet. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass mehrere Wellenlängen gleichzeitig registriert werden können und somit eine Zeitersparnis erreicht wird (Multiplex-Vorteil). Zur Reduzierung des Streulichtes können vor den Spektrographen ein oder mehrere Monochromatoren vorgeschaltet werden.

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