RAMAN: Μέθοδος Ανάλυσης Ορυκτών Ή Χώρα της Ασιατικής Ηπείρου?

Η τεχνική Raman εφαρμόζεται στην γεωλογία όλο και πιο συχνά τα τελευταία χρόνια. Πολλοί γεωλόγοι καταλαβαίνουν τις πολλές δυνατότητες αυτής της μεθόδου χαρακτηρισμού, ιδιαίτερα στην ορυκτολογία και πετρολογία, για αυτό και η χρήση της είναι όλο και συχνότερη.

Ιδιαίτερα, είναι σημαντικό ότι δεν χρειαζόμαστε καθόλου έως σχεδόν καθόλου προετοιμασία στο δείγμα μας. Έτσι σκόνη, απλά θραύσματα κρυστάλλων ορυκτών, μικρά δείγματα, στιλπνές και λεπτές τομές και γενικότερα ότι μπορεί να τοποθετηθεί κάτω από τον αντικειμενικό φακό ενός οπτικού/πετρογραφικού μικροσκοπίου ερευνητικού τύπου ή στην απόληξη μιας οπτικής ίνας ή σε κάποια απόσταση από ένα σύστημα τηλεσκοπικών φακών μπορεί να αναλυθεί.

Το δείγμα δεν καταστρέφεται, ιδιαίτερα όταν επιλέξουμε κατάλληλα την ενέργεια του λέιζερ. Σημαντικό επίσης είναι ότι μπορούμε να αναλύσουμε διάφορα εγκλείσματα που βρίσκονται μέσα στα ορυκτά εστιάζοντας την δέσμη λέιζερ σε αυτά, πράγμα που δεν γίνεται με άλλες αναλυτικές μεθόδους όπως η ηλεκτρονική μικροσκοπία. Συνδυασμός λέιζερ διαφορετικού μήκους κύματος ανοίγει το φάσμα εφαρμογών και λύνει περισσότερα προβλήματα.

Η μέθοδος είναι σημειακή και μπορεί να αναλύσει φάσεις που το μέγεθός τους είναι πάρα πολύ μικρό (συνήθως στα όρια του 1-2μm με την χρήση τυπικών πετρογραφικών μικροσκοπίων αλλά μπορεί να σπάσει και το φράγμα του μεγέθους του ορίου περίθλασης, δηλαδή σε νανοκλίμακα, με την χρήση ειδικών τεχνικών μικροσκοπίας, π.χ. SNOM –Scanning Near-Field Optical Microscopy). Όταν το μικροσκόπιό μας διαθέτει ψηφιακή τράπεζα κίνησης του δείγματος μπορούμε να πάρουμε χάρτες κατανομής ορυκτών φάσεων αλλά και άλλων ιδιοτήτων των ορυκτών (π.χ. κατανομής εσωτερικών τάσεων σε ένα κρύσταλλο ορυκτού).

Τα σημερινά συμβατικά συστήματα Raman είναι πολύ γρήγορα. Μία ανάλυση και ταυτοποίηση της ορυκτής φάσης δεν ξεπερνάει τα 20 δευτερόλεπτα. Η ταυτοποίηση γίνεται με βάσεις δεδομένων που όλο και εμπλουτίζονται, πολλές από τις οποίες είναι και ανοικτές στο κοινό μέσω του διαδικτύου.

Οι περισσότερες ορυκτές φάσεις δίνουν φάσμα Raman που είναι πολύ χαρακτηριστικό και η ταυτοποίηση είναι εύκολη και απόλυτη. Η απλότητά της, η ταχύτητά της και το συνολικό μικρό κόστος επένδυσης έχουν κερδίσει τους γεωεπιστήμονες. Η τεχνική συνδυάζεται εύκολα και με άλλες τεχνικές, όπως IR και LIBS (laser Induced Breakdown Spectroscopy).

Τα όργανα Raman μπορούν να σχεδιαστούν σε πολύ μικρά μεγέθη ώστε εύκολα να μεταφερθούν σε μακρινές και δύσβατες περιοχές. Αναλύσεις μπορούν επίσης να γίνουν και από σχετικά μεγάλη απόσταση του χρήστη από το δείγμα. Τα δύο τελευταία θα βρουν σύντομα εφαρμογή στην εξερεύνηση άλλων πλανητών, όπως αυτή του πλανήτη Άρη, για τον οποίο ήδη σχεδιάζονται τέτοια συστήματα.

(Κείμενο: Δρ. Ηλίας Χατζηθεοδωρίδης, Λέκτορας του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου, Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων-Μεταλλουργών. Εικόνα: Anna Chanou, Tethys G.G.)