Spettroscopia Raman

Raman bis

La spettroscopia Raman è una spettroscopia vibrazionale che fornisce informazioni complementari a quelle ottenibili con la tecnica infrarossa (FTIR). Generalmente è utilizzata per identificare i pigmenti costituiti da ossidi metallici, spesso trasparenti nel range del medio e vicino infrarosso. Il limite principale del Raman è legato alla presenza di fenomeni di fluorescenza, generati dalla eccitazione del laser e che possono interferire con i fenomeni di scattering, coprendo tutte le firme vibrazionali. Per ovviare a questo inconveniente, è utile avere a disposizione diverse linee laser d’eccitazione favorendo l’uso delle linee di lunghezza d’onda più lunghe per matrici caratterizzate da componenti organici (dipinti verniciati/non verniciati, pitture a olio, manoscritti, ecc.) e sfruttando quelle a energia più elevata per i substrati a base inorganica (ceramiche, bronzi, ecc.).

Lo spettrofotometro portatile Raman Xantus-2 della Rigaku, di cui dispone il CNR-ISTM di Perugia, è dotato di due laser differenti che operano a 785 e 1064 nm e danno all’utente la possibilità di selezionare la lunghezza d’onda di eccitazione più adatta ai differenti casi studio. Per quanto riguarda il laser a 785 nm, la potenza varia da 30 a 490 mW con una risoluzione spettrale tra i 7 e i 10 cm-1, e il detector è un CCD raffreddato da un sistema Peltier. Per il laser a 1064 nm, invece, la potenza varia da 30 a 490 mW,  la risoluzione spettrale tra i 15 e i 18 cm-1 e il detector utilizzato è un InGaAs. La risoluzione spaziale è di circa 4 mm2.

Il micro-Raman portatile della Jasco è equipaggiato con una sorgente laser Nd:YAG che emette a 532 nm. La radiazione laser viene inviata attraverso una fibra ottica nel micro-probe JASCO RMP-100, equipaggiato con un obiettivo Olympus (50× or 20×). Nel probe, un beam-splitter invia coassialmente la radiazione nell’obiettivo, l’immagine del campione irraggiato viene poi visualizzata grazie alla camera CCD. Il raggio laser passa attraverso un filtro cut-off e un filtro notch che eliminano lo scattering di Rayleigh della linea di eccitazione. La luce Raman retrodiffusa è raccolta (a 180°) da una fibra ottica lunga 2 m, con un diametro di 200 μm, e condotta a un policromatore Czerny–Turner (con lunghezza focale di 100 mm). Il detector è un CCD ANDOR di 1024 × 128 pixel portato a -50° C tramite Peltier. La risoluzione spaziale è di 100 μm (obiettivo 20x) e la risoluzione spettrale è di circa 10 cm-1.

Bibliografia:

C. Miliani, F. Rosi, B.G Brunetti, A. Sgamellotti, “In situ Non-invasive Study of Artworks: the MOLAB Multi-technique Approach”, Accounts of Chemical Research 43, 2010, pp. 728-738.

F. Rosi, V. Manuali, T. Grygar, P. Bezdicka, B.G. Brunetti, A. Sgamellotti, L. Burgio, C. Seccaroni, C. Miliani, “Raman scattering features of lead pyroantimonate compounds: implication for the non-invasive identification of yellow pigments on ancient ceramics. Part II. In-situ characterization of Renaissance plates by portable micro-Raman and XRF”, Journal of Raman Spectroscopy, 42, 2011, pp. 407–414.

F. Rosi, C. Miliani, C. Clementi, K. Kahrim, F. Presciutti, M. Vagnini, V. Manuali, A. Daveri, L. Cartechini, B.G.Brunetti, A.Sgamellotti, “An integrated spectroscopic approach for the non invasive study of modern art materials and techniques” Applied Physics A Volume 100, (2010), pp. 613.