Spectromètre, chambre ultravide de préparation et de transfert (détail)

Spectromètre, chambre ultravide de préparation et de transfert (détail)

Spectroscopie Raman

Équipement

Responsable : FABRE Marlene

L’appareillage Raman de l’IRCELYON est principalement dédié à l’étude in situ de matériaux catalytiques. Différents catalyseurs performants pour l’oxydation ménagée des alcanes ou l’hydrodésulfuration sont particulièrement étudiés. L’équipement permet également de faire un suivi Raman de réactions chimiques en solution. Enfin, différentes longueurs d’onde excitatrices, allant du violet au proche IR, peuvent être utilisées pour rechercher des phénomènes Raman de résonance ou pour s’affranchir d’éventuels phénomènes de fluorescence.

Spectromètre LabRam HR UV-vis-NIR

Le spectromètre LabRAM HR de Jobin Yvon (Horiba) est conçu pour effectuer de la microscopie RAMAN confocale. Il est équipé d’un spectrographe à simple étage permettant d’assurer une collection optimale du signal Raman. De nombreux accessoires complémentaires permettent de faire des mesures sur des échantillons micro et macroscopiques, des cartographies, des mesures en températures, des mesures déplacées.

Vue d'ensemble du spectromètre LabRam HR UV-vis-NIR

Ce système a la particularité d’utiliser un monochromateur de type Czerny-Turner équipé de miroirs (optiques réflectives), et non de lentilles (optiques réfractives). Il peut ainsi travailler sur un large domaine spectral, de l’UV jusqu’au Proche Infra Rouge, tout en conservant une très bonne luminosité. D’autre part, la grande focale (800 mm) de son spectrographe lui permet d’atteindre des résolutions spectrales exceptionnelles pour un spectrographe simple étage (0,3 cm-1/pixel à 633 nm avec un réseau de 1800 tr/mm).
Ce spectromètre est équipé :

  • d’un microscope ouvert BXFM sans statif, libérant un grand espace sous le microscope et permettant la mise en place de dispositifs volumineux.
  • d’une caméra couleur intégrée dans l’appareil permettant de visualiser l’échantillon en lumière blanche et le point d’impact du faisceau laser.
  • d’un réseau 1800 tr/mm blazé à 500 nm, 600 tr/mm blazé à 750 nm, 300tr/mm blazé à 600nm.
  • d’un CCD Open Electrode (1024x256 pixels) refroidi par air à -75°C par effet Peltier.
  • de jeux de filtres interférentiels et Edge permettant de travailler avec des longueurs d’onde d’excitation à 458, 514, 633 et 785nm.

L’acquisition et le traitement des spectres sont réalisés avec le logiciel Labspec .

Manipulation sur le spectromètre LabRam HR UV-vis-NIR

Lasers

Le spectromètre est équipé de 3 lasers permettant de couvrir une large gamme de longueur d'onde excitatrice :

  • un laser interne HeNe (633nm).
  • un laser externe ionique Ar+. Un prisme permet de sélectionner la longueur d’onde excitatrice souhaitée (458, 488 et 514nm).
  • une diode laser externe (785nm).

 

lasers : HeNe (1), Ar+ (2) et diode 785nm (3)

Platine motorisée XY, moteur Z et autofocus

La platine motorisée XY permet de cartographier la surface d’un échantillon solide. Le logiciel Labspec permet ensuite de générer des images sur un paramètre spectral (position, intensité, largeur d’une bande). La résolution en pas est de 0.1micron. La résolution spatiale correspond à la taille du spot de focalisation (de l’ordre du micron avec un objectif X100).

Le microscope est équipé d'un moteur Z et d'un système d'autofocus. Cet ensemble permet notamment de cartographier des échantillons non plans.

Platine motorisée XY et moteur Z

Spectres Raman

 

Cellule Linkam THMS600

La cellule THMS600 de Linkam est une cellule chauffante et refroidissante (de –194 à 600°C) pouvant être balayée par un mélange gazeux. L’échantillon repose sur un socle contenant une résistance et un système de circulation d’azote liquide.
Elle est utilisée pour des d’applications nécessitant des vitesses de chauffage et de refroidissement important (jusqu’à 120°C/min) et une grande stabilité de température. La température est programmée à partir du programmeur TMS94 ou du PC avec le logiciel Labspec.

Cellule Linkam

Cellule Linkam (détail)

Sonde reliée par fibre optique

Notre sonde Super Head couplée par fibres optiques est conçue pour travailler avec une source excitatrice à 488nm. Une optique permet l’injection dans une fibre optique (diamètre 50-100 microns) du faisceau laser.
Cette sonde est compatible avec tout type d’optique de collection (lentilles, objectifs de microscope…). Elle peut également recevoir une extension permettant de travailler en immersion. Dans ce cas, un canon interne peut recevoir un objectif de microscope ou une lentille. Un canon externe en Hastelloy C 276 équipé d’un hublot de quartz amovible protège les optiques de collection. Un dispositif de translation manuel permet d’optimiser la distance entre le hublot et l’optique de collection en fonction de la transparence du milieu.

Cellule « Raman Operando»

Cette cellule, conçue et réalisée à IRCELYON permet de réaliser des spectres Raman sous microscope de catalyseurs solides en conditions opératoires sous mélange réactionnel. Le mélange réactionnel est obtenu grâce à des débitmètres massiques. Les produits condensables sont piégés en aval de la cellule et les gaz restants sont analysés en ligne par spectrométrie de masse.

Évolutions possibles

Spectres UV-Raman (laser UV et objectif UV nécessaires).

Couplage AFM-Raman.