ESPECTROSCOPÍA RAMAN

bar_crist_new.gif (5280 bytes)

        vin_bol.gif (169 bytes)    Fundamentos del método

    Cuando una estructura poliatómica se ilumina por un rayo láser (radiación monocromática del espectro visible), se observan varios fenómenos: la reflexión de luz, absorción, transmisión y dispersión de fotones. Se distinguen la dispersión elástica de fotones (dispersión Rayleigh) y la inelástica (Raman). En el proceso de dispersión elástica, los fotones esparcidos tienen la misma energía que los fotones incidentes.

    En el caso de dispersión inelástica, los fotones esparcidos obtienen una energía aditiva gracias al intercambio energético entre los fotones incidentes y los niveles cuantificados de energía de la estructura poliatómica. El mecanismo de este fenómeno es el siguiente: como resultado de la acción de los fotones incidentes, que tienen una energía (hno) más alta que la del estado vibrante de la estructura poliatómica, el material irradiado obtiene temporalmente un nivel inestable y después vuelve a uno de los estados permitidos, emitiendo un fotón de energía más alta que los fotones iniciales.

    La dispersión elástica es el proceso dominante, mientras que la dispersión Raman afecta solo 10-3 de todos los fotones esparcidos. La diferencia de energía entre los fotones incidentes y los esparcidos es una característica especial para cualquier material, tanto cristalino como amorfo. En la espectroscopía Raman esta diferencia se presenta habitualmente en la escala de longitudes de onda, en cm-1 (Dn, respecto a la longitud de onda de radiación inicial).

        vin_bol.gif (169 bytes)    Esquema del equipo

   Un esquema del equipo para el estudio de espectros Raman consiste en láser que genera el haz de luz incidente sobre la muestra, que se enfoca por un objetivo convencional óptico en el área de interés. El mismo objetivo recoje la luz reflejada y fotones dispersados Rayleigh y Raman. La radiación se descompone por un monocromador, se analiza con un fotomultiplicador y se registra con un módulo de grabación.

ram_equipo.gif (24115 bytes)

Esquema del equipo para microsonda Raman M.O.L.E. (según J.Dubessy et al., 1983):

1 - haz de láser incidente;
2 - muestra;
3 - monitor;
4 - monocromador;
5 - fotomultiplicador;
6 - amplificador;
7 - grabadora fotográfica.

 

        vin_bol.gif (169 bytes)    Posibilidades del método

    Una de las ventajas del la espectroscopía láser consiste en su alta resolución espacial , es decir su posibilidad de analizar áreas muy pequeñas (hasta unos micrones) de la muestra. Esta característica  del metodo le dió también el nombre de microsonda Raman.

    Respecto a la microsonda electrónica este método tiene la ventaja de poder analizar áreas que no salen a la superficie de la muestra, como inclusiones de minerales. Igualmente, se analiza en la actualidad el contenido químico de las fases líquidas, sólidas y de vapor dentro de las inclusiones fluidas, aportando una enorme cantidad de datos adicionales al estudio microtermométrico de las últimas.

    Por otra parte, este método es rápido y no causa la destrucción de la muestra, lo que favorece la utilización cada vez más amplia de la espectroscopía Raman en gemología.

    A continuación se presentan algunos ejemplos de espectros Raman obtenidos para fases distintas (sólidas, vapor) del relleno de las inclusiones fluidas.   

Espectros Raman de las fases sólidas en inclusiones en halita: Gl - glauberita, Y - yeso, An - anhidrita.
(Dubessy et al., 1983)

ram_sol_gas.gif (8333 bytes)

Espectros Raman de H2S sólido (a) y CO2 sólido (b) grabados en inclusiones fluidas a temperatura -180 °C.
(Dubessy et al., 1989)

Espectros Raman de gases O2 y H2 registrados en la fase de vapor de la inclusión fluida.
(Dubessy et al., 1989)

Bibliografía:

Dubessy J., Geisler D., Kosztolanyi C., Vernet M. (1983) The determination of sulphate in fluid inclusions using the M.O.L.E. Raman microprobe. Application to a Keuper halite and geochemical consequences. - Geochemica at Cosmochemica Acta, Vol. 47, pp. 1-10.

Dubessy J., Poty B., Ramboz C. (1989) Advances in C-O-H-N-S fluid geochemistry based on micro-Raman spectrometric analysis of fluid inclusions. - European Journal of Mineralogy, 1, pp. 517-534.

Dubessy J., Audeoud D., Wilkins R., Kosztolanyi C. (1982) The use of Raman microprobe MOLE in the determination of the electrolites dissolved in the aqueouse phase of fluid inclusions. - Chemical Geology, Vol. 37, pp. 137-150.