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为什么用拉曼显微镜分析非织造纤维?

2022-10-14 浏览:49

为什么用拉曼显微镜分析非织造纤维?

无纺布是由纤维交织而成的织物片材,无需编织或针织。无纺布最大的特点是多种纤维可以很容易的结合,所以可以根据使用目的自由设计功能和形状。广泛应用于服装、内饰、汽车、能源、航空航天等领域。

无纺布的制造方法有多种,已知的方法包括机械缠结纤维、通过喷射高压水射流缠结纤维、以及热封和成型。用于热封的纤维具有芯鞘结构(皮芯结构),其中芯和鞘使用不同的树脂,就像铅笔一样。它依赖很大。因此,需要一种详细观察光纤内部成分分布的方法。

使用广泛用于识别树脂成分的红外光谱进行绘图无法无损测量树脂内部。因此,通常需要制备横截面或使用树脂包埋制备高精度的横截面样品。另一方面,激光拉曼显微镜使用仅在聚焦深度位置检测信号的共焦光学系统,通过照明,可以无损地获得样品内部的光谱。利用该特征,通过对复合树脂进行深度方向的拉曼成像,可以非破坏性地观察树脂内部的成分分布。

拉曼成像观察到的核壳结构

下图是芯鞘型光纤在深度方向的拉曼成像结果,其中单根光纤具有由芯部和鞘部组成的双层结构。

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纤维断层形状为圆形,皮芯拉曼光谱表明芯为PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯),皮为PE(聚乙烯)。我们还发现,核心部分含有锐钛矿型 TiO2(氧化钛)作为白色颜料。在上述显微红外分析中,即使使用在平面方向上具有高空间分辨率的ATR方法,也无法创建捕捉到几μm数量级的精细成分分布的详细图像。 . 此外,当试图使用显微红外光谱检测这种 TiO2 时,标准 MCT 检测器(HgCdTe 检测器)在低波数侧的灵敏度较低,因此可能无法确认 TiO2 特有的峰。我有。拉曼光谱的优点之一是能够识别在低波数侧具有峰的物质,例如金属氧化物。

芯鞘光纤的 3D 拉曼成像

Nanophoton 的激光拉曼显微镜 RAMANtouch/RAMANforce 具有 3D(XYZ) 拉曼成像功能。此功能在改变焦平面高度的同时获取多个 XY 拉曼图像,将它们重建为 3D 数据并显示它们。前面提到的芯鞘光纤结构的 3D 拉曼成像测量结果如下所示。