Tabiiy fanlar fakulteti kimyo kafedrasi kimyo yo`nalishi 2-kurs 20. 65 A -guruh talabasi Turdalaiyeva Nozimaxonning

Raman spektridan maksimal darajada axborot olish uchun lazerning har qanday uzunligida ham butun 100 dan 3100 sm^-1 gacha bo’lgan diapazon bo’yicha spektrga ega bo’lish muhim ahamiyat kasb etadi.[5]
2.2 Raman Mikroskopiyasi
Raman spektroskopiya va mikroskopiya qudrati va sezgirligi birga kelganida juda mayda namunalarni tahlil qilish uchun qator ustunliklarga ega bo’lish mumkin. Mikroskopiyadan maqsad – nisbatan maydaroq namunalarni tahlildan o’tkazish va uning atrofidagi kerakli moddani aniqlashdan iborat. Bu parametr makondagi imkoniyat deb nomlanadi. Mikroskopiyada nisbatan yuqori makoniy imkoniyatga kichik o’tkazuvchi tirqishlar yoki biron er, masalan, mikroskopda o’rnatib qo’yilgan ―aperturalar‖dan foydalanish orqali erishiladi. Yanada
yuqori imkoniyatlarga erishish Yanada uchun kichikroq aperturalarni qo’llash lozim. Nurlanishning ana shu kichik aperturalardan o’tishida difraksiya cheklovchi omil vazifasini bajaradi. Bundan kelib chiqib, difraksiya quyidagi tenglamaga muvofiq to’lqin uzunligiga bog’liq bo’lgan makoniy imkoniyatlarni cheklab turadi:
D =bu erda n.a. – optikaning raqamli aperturasi.
Nisbatan qisqa to’lqinli qo’zg’atuvchi nurlanish nisbatan yuqori makoniy imkoniyatlarni ta‘minlaydi (<1 mkm).
Qo’shimcha ravishda, bir muncha kichik aperturani mikroskopning fokal sathiga o’rnatishda konfokal mikroskopiya o’tkazish ehtimoli mavjud bo’lib, bunda namuna bilan qo’shni sohalardan tushayotgan nurlanish apertura tomonidan to’silib, faqat optik fokal nuqta (namuna) nurlanishigina detektorga kelib tushadi. Bu namuna chuqurligi bo’yicha shikastlamaydigan tahlil o’tkazishning juda foydali va qulay, ko’ndalang kesiklar tayyorlashning hojati
Konfokal mikroskopiya dispersion Raman mikroskoplarida qisqa uzunlikdagi to’lqinlar sohasida bo’lmagan uslubidir. Ayniqsa yaxshi ishlab, chunki nisbatan uzun to’lqinlardagi difraksiya hodisasi konfokal aperturaning minimal o’lchamini, bundan kelib chiqib, Z o’qi bo’ylab o’lchamlar(imkoniyatlar)ni cheklab turadi. Tahlilning bu uslubi namuna fluoressensiyasi bo’lmagan hollarda polimer laminatlar, ko’p qatlamli materiallar va qo’shilmalarni tadqiq etish uchun juda qulay.
Fure o’zgartirishi bilan birga amalga oshiriladigan Raman spektroskopiyasi dispersion Raman spektroskopiyasida uchraydigan muammolarni hal qilish uchun ishlab chiqilgan edi. Fure-Raman spektroskopiyaning muhim ustuvor taraflaridan biri namunalar fluoressensiyasi deyarli umuman yo’qligida.
Fure-Raman spektrometrlari yaqin IK diapazonda 1 mkm li qo’zg’atuvchi lazer, interferometr va yuqori sezuvchanlikka ega bo’lgan detektorni qo’llaydilar. To’lqin uzunligi kattaroq qo’zg’atuvchi lazerdan foydalanishda energiya pasayib, shu sababli virtual holat pastroq va yuqori elektron darajalar ustma-ust tushish ehtimoli ham kamroq bo’ladi. Bu xalal beradigan fluoressensiya yuzaga kelishini ancha pasaytiradi.
Fure-Raman spektroskopiyasida indiy galliy arsenid (InGaAs) detektor yoki suyuq azot bilan sovutiladigan geramiyli (Ge) detektor qo’llaniladi. Bular juda sezgir detektorlar bo’lishiga qaramay, ular ko’zga ko’rinadigan nurlanishga nisbatan CCD detektorga ko’ra yaqin IK sohadagi nurlanishga kamroq sezuvchan hisoblanadi. Etarlicha sezuvchanlikni ta‘minlash maqsadida quyi sezuvchan signaldan funksional spektral axborot olishda Fure o’zgartirishning ustuvor jihatlari talab etiladi.
Fure o’zgartirishli spektroskopiyaning ustuvor tomonlarini hisobga olib, Fure-Raman spektrometrlari quyidagilarni taklif etadilar:
- O’tkazilayotgan nurni minimal yo’qotish bilan yuqori imkoniyatlar;
- Barcha uzunlikdagi to’lqinlarni bir vaqtning o’zida o’lchash;
- Signal o’rtachalashganida signal-shovqinning o’zaro yaxshilangan nisbati;
Interferometrning ichki kalibrovkasi tufayli to’lqinlar uzunligining o’ta aniqlik bilan o’rnatilishi Fure-Raman spektroskopiyasi Raman yoyilishi(tarqalishi)ning unikal chastotalarini yakkalik signalga
―kodlaydigan interferogramma olish uchun interferometrdan foydalanadi. Signal juda tez o’lchanib (odatda bir soniya davomida), uni o’rtachalashtirish o’ta tez va aniq amalga oshadi. CC foydalangan holda dekoderlanadi.
Dispersion Ramanda, odatda, ko’zga ko’rinadigan lazerlardan foydalaniladi. Lazer to’lqinlarining odatiy uzunliklari 780 nm, 633 nm, 532 nm va 483 nm bo’lishiga qaramay, boshqa to’lqinlar ham qo’llanishi mumkin. To’lqin uzunligi nisbatan kalta bo’lgan lazerlarni qo’llashning ustuvor jihati – Raman signalining to’lqinlarning qisqaroq uzunliklarida ro’y beradigan kattalashishidan iborat. Raman yoyilishi (tarqalishi) samaradorligi 1/λ⁴ ga proporsional bo’lib, shu sababli lazer nurlanishining to’lqin uzunligi kamayganida signal ancha kattalashadi.
Bir qarashda Raman spektrometrlari nisbatan qisqaroq to’lqinli lazerlardan foydalanishi kerak bo’lib tuyuladi. Biroq Raman spektroskopiyadan keng ko’lamda foydalanish yo’liga to’siq bo’lib turgan hodisa bo’lib, bu – oldindan qaysi tarafga o’zgarishini bilib bo’lmaydigan fluoressensiya (yaltirash, nur qaytarish hodisasi). Fluoressensiya namunani kuchli nurlantirishdan iborat bo’lib, u hatto Raman signalidan bir necha barobar kuchli. Ozroq fluoressensiya ham tadqiq etilayotgan Raman signalini to’sib, uni sezdirmay qo’yishi mumkin.
Fluoressensiya hodisasi virtual energetika darajasi yuqori elektron darajadan yuqori bo’lgan holda yuz beradi. SHunday qilib, lazer energiyasi kattalashganida (nisbatan qisqa uzunlikdagi to’lqinlar) fluoressensiya yuz berish ehtimoli ham ortadi. Bu hodisa qo’zg’atuvchi lazer to’lqinining uzunligiga ham bog’liq. SHuning uchun bir uzunlikdagi to’lqinlarda fluoressensiyalanadigan namunalar boshqa to’lqinlarda bunday nur chiqarmasligi mumkin. bundan kelib chiqib, asbob tanlashda qo’zg’atuvchi lazerni naqadar tez va oddiy almashtirish mumkinligini ham e‘tiborga olish lozim.
Panjara (reshetka) spektrga bo’linish imkoniyati (razreshenie) va yorug’lik o’tkazishga ham katta ta‘sir ko’rsatadi. Panjaralar o’z yuzasida katta miqdordagi ―kuydirilgan‖ shtrixlar yoki kesiklarga ega bo’lib, ular kirib kelayotgan nurlanishni tarqatib (yoyib) yuborishga xizmat qiladilar. Panjaradagi shtrixlar soni naqadar ko’p bo’lsa, chiqib ketadigan nurlanish dispersiya burchagi ham shuncha kengroq bo’ladi.
Yuqori imkoniyatga ega bo’lgan (masalan, 1800 yoki 2400 chiziq/mm) asboblar uchun katta miqdordagi shtrixli panjaraga ega bo’lish muhim. Imkoniyati pastroq asboblar uchun shtrixlar soni kam bo’lgan (300 yoki 600 chiziq/mm) panjaralar talab etiladi. CHiqish nurlanishi dispersiyasi qancha yuqori bo’lar ekan, detektorda barcha uzunligidagi to’lqinlar joylashgan zona ham shu qadar katta bo’ladi.
O’lchami belgilangan (qayd etilgan) detektorlar uchun muayyan qiymat imkoniyati (razreshenie) mavjud bo’lib, undan Yuqorida gi barcha Raman uzunligidagi to’lqinlar ham detektorga tushavermaydi. Nisbatan kattaroq dispersiyaga (nisbatan kattaroq imkoniyat (razreshenie)) ega bo’lingan holda spektr sohalarini izchil yig’ish uchun yo panjarani, yo detektorni boshqa joyga siljitish kerak. Panjara ishi (otklik) ham to’lqin uzunligiga bog’liq bo’lib, shu sababli to’lqinlar uzunligi o’qi bo’ylab dispersiya (imkoniyat) chiziqli bo’lmay, to’lqin soni (sm^-1) nisbatan yuqori bo’lganida dispersiya ham ortib boradi. Ana shu tufayli spektr imkoniyati muayyan to’lqin uzunlik sonlari uchun ko’rsatilishi talab etilib, hamda u spektr bo’ylab o’zgarishi ham mumkin.
Xulosa qilib aytganda, panjaralar nisbatan tor spektrlar diapazonida optimal nur o’tkazish uchun kuydirilib, shu sababli ular kerakli imkoniyatdan (razresheniedan) kelib chiqib tanlanishi va lazerning to’lqin uzunligiga muvofiq kelishi shart. Bir panjaradan bittadan ko’proq lazer yoki imkoniyat uchun foydalanish asbob yorug’lik kuchi va sezgirligi orasida mutanosiblikka erishishni talab etadi. Panjaralar lazerga va tajriba sharoitlariga muvofiq ravishda tanlab olinsa, ayni muddao bo’ladi.
Odatda dispersion Raman spektrometrlari uchun qo’llanadigan CCD detektorlari o’ta katta sezuvchanlikka ega bo’lgan kremniyli qurilmalardan iborat. CCD ning deteksiyalovchi yuzasi nurga sezgir, piksel deb ataladigan elementlarning ikki o’lchamli matritsasidan tashkil topadi (odatda har bir piksel 30 mkm dan kichik). Har bir piksel individual detektor kabi ishlaganligi sababli, to’lqinning har bir tarqalgan (yoyilgan) uzunligi muayyan piksel (yoki yaqin joylashgan piksellar guruhi) bilan deteksiyalanadi. CCD detektorlari to’lqinlarning, odatda 400 dan 1000 nm gacha bo’lgan keng diapazoni bo’yicha qaytgan to’lqinlarga (otklikka) ega bo’ladi. Maxsus detektorlar 1100 nm gacha yoki UF diapazonidan pastroq otklikka egadirlar. 780 nm lazerli dispersion Raman spektrometrlari uchun 3000 sm^-1 sohadagi qaytgan to’lqin (otklik) (spektrdagi valent S-N tebranishlar) 1018 nm nurlanishning natijasi bo’lib keladi. Ko’pgina oddiy CCD matritsalar yaqin IK sohada lazerlarning yuqori to’lqin sonlari uchun juda zaif qaytgan to’lqinlarga (otkliklarga) ega bo’lib, yanada yuqoriroq to’lqin sonlari uchun CCD detektorlarini qo’llab bo’lmaydi.