بخشی از مقاله
چکیده
اثر کنترل زمانی در طیفسنجی رامان، برای کاهش فلئورسانس در نمونههای کلسیت مناطق مختلف ایران مورد مطالعه قرارگرفت. آزمایشها با استفاده از یک لیزر پالسی نئودیوم-یاگ - Nd:YAG - با پهنای 10 ns نانو ثانیه، در طول موج 532 nm صورت گرفت. هفت سنگ مختلف کلسیت جمع آوری شده از نقاط مختلف ایران، مورد بررسی قرار گرفتند. استفاده از کنترل زمانی بهینه، باعث کاهش موثر زمینه فلئورسانس در طیفهای رامان شد. نسبتهای - - R/F، رامان به فلئورسانس و - F/L - ، فلئورسانس به لیزر در حالتهای کنترل زمانی و غیر کنترل زمانی، مورد مقایسه و کاوش قرار گرفتند. نتایج بدستآمده بهبود کیفیت هر دو نسبت را در حالت کنترل زمانی بیان میکند.
مقدمه
طیفسنجی رامان یکی از روشهای موثر برای دستیابی به اطلاعات در مورد ساختار شیمیایی مواد مختلف میباشد. اثر غیر تخریبی و دقت این روش باعث نفوذ آن در زمینههای گستردهای از جمله معدن شناسی [1] و کاوشهای سطوح سیارهای[2] می-شود. کربنات کلسیم دارای سه گونهی متفاوت به نامهای کلسیت، آراگونیت و ویتریت میباشد. اختلاف در ساختار کریستالی این سه گونه منجر به سهولت در مطالعهی طیفسنجی مولکولی و رامان این ساختارها میشود.
زمینه فشرده فلئورسانس، یکی از مشکلات جدی برای شناخت طیفهای رامان محسوب میشود. این زمینه، مشکلات جدی در مطالعهی نمونههای زیستی و بررسی نمونههای معدنی ناخالص ایجاد میکند. تلاش زیادی توسط گروههای مختلفی برای حذف و یا کاهش این زمینه فلئورسانس، با استفاده از روشهای تجربی و تئوری صورت گرفته است. زمانی که در طیفسنجی رامان از لیزر پالسی استفاده میشود، طیفهای رامان بلافاصله بعد برخورد لیزر و زمینهی فلئورسانس با اختلاف زمانی نسبت به طیفهای رامان پدیدار میشوند.
بنابراین، با استفاده از روش کنترل زمانی و ذخیره طیفهای رامان در زمان-های اولیه، حذف و یا کاهش زمینهی فلئورسانس انجام پذیر می-باشد. - شکل - 1 بنا بر مطالعات دیرینه شناسی جغرافیای ایران، انواع مختلف کلسیت در کشور موجود میباشد. از آنجا که تولیدات کلسیت نقش مهمی در اقتصاد کشور ایفا میکند، مطالعهی کیفیت منابع مختلف آن امری مهم محسوب میشود. بر اساس شواهد موجود در گذشته تحقیقی در مورد حذف و یا کاهش فلئورسانس در طیفسنجی رامان نمونههای معدنی کلسیت نواحی مختلف ایران، با استفاده از روش کنترل زمانی صورت نگرفته است. هدف این مقاله کاهش و یا حذف زمینه فلئورسانس در مطالعهی طیفسنجی رامان این نمونهها است.
آزمایش
عدسی شیئی 10 X Olympus میشوند. در کانون این عدسی شیئی، یک فیبر نوری چند طول موج قرار داده شده است. نور بوسیله این فیبر نوری به یک طیفسنج - Echelle - منتقل و در آنجا بوسیله دوربین - ICCD - تقویت میشود. عمل هماهنگ سازی - Q-switch - لیزر و لامپ فلش آن و دستگاه - ICCD - بوسیله یک دستگاه تاخیر انداز - Delay generator - صورت میگیرد.
نتایج و بحث
همانگونه که گفته شد، زمینه فلئورسانس امری نامطلوب در طیفسنجی رامان محسوب میشود. برای حل این مشکل دو نسبت معرفی میگردد. نسبت - R/F - ، سیگنال رامان به زمینه فلئورسانس و دیگری - F/L - ، فلئورسانس به سیگنال لیزر است.[3] در اینجا منظور از سیگنال رامان، شدت قله رامان منهای زمینه فلئورسانس است. پیک لیزر به معنی شدت عبوری از فیلتر میان گذر است که موفق به حذف آن نشده. سیگنال فلئورسانس عبارت است از شدت زمینه آن زیر سیگنال رامان. دو نقطهی مختلف از هفت سنگ نمونه کلسیت مورد بررسی قرار گرفتند.
نسبت - R/F - هر یک از این نمونهها برای قله رامان 1085 cm-1 در شکل 3 نمایش داده شده است. لوزیها بیانگر آزمایشهای کنترل زمانی هستند که ثبت طیفها در زمانهای اولیه و محدود صورت میگیرد و مربعها بیانگر آزمایشهای بدون اعمال کنترل زمانی هستند. همانگونه که در شکل 3 نشان داده شده است، نسبت - R/F - در غالب نمونهها، در آزمایش کنترل زمانی افزایش داشته است. با توجه به شکل اولین بیشینه برای این نسبت 62 و دومین بیشینه 04 است. متوسط نسبت - R/F - در آزمایشهای کنترل زمانی 07 و 81 برای آزمایشهای بدون کنترل زمانی است.
این نتایج بیان کنندهی افزایش بیش از سه برابری نسبت - R/F - در آزمایشهای کنترل زمانی برای قله های 1085 cm-1 است. نسبت - F/L - برای قلههای 1085 cm-1 در شکل 4 نمایش داده شده است. همانگونه که در شکل پیداست، نسبت - R/F - برای قلههای 1085 cm-1 در آزمایشهای بدون کنترل زمانی - مربعها - و با کنترل زمانی - لوزیها - کاهش فلئورسانس در نتیجه کاهش نسبت - F/L - به خوبی مشاهده میشود. مقادیر کم برای نسبت - F/L - بیانگر زمینه فلئورسانس کمتر و کیفیت بیشتر برای طیفها میباشد. اولین مقدار کمینه برای نسبت - F/L - در آزمایشهای با کنترل زمانی 0029 و دومین مقدار کمینه 00296 است.
