Spectroscopie Raman

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Le principe de la spectroscopie Raman, ou spectrométrie Raman, est une méthode permettant de caractériser la composition et la structure d'un matériau, par l'interaction entre de la lumière et les vibrations des atomes entre eux (agitation thermique).

La méthode consiste à focaliser (avec une lentille) un faisceau de lumière monochromatique (donc une seule couleur, typiquement un faisceau laser) sur l'échantillon à étudier et à analyser la lumière diffusée en retour. Cette lumière est recueillie à l'aide d'une autre lentille et envoyée dans un monochromateur et son intensité est alors mesurée avec un détecteur (monocanal type photomultiplicateur ou CPM, multicanal type CCD).

Les photons incidents peuvent être diffusés mais peuvent aussi modifier les vibrations dans l'échantillon étudié, en créant (processus Stokes) ou en détruisant (processus anti-Stokes) des phonons. Les raies Raman (Stokes et anti-Stokes) sont caractéristiques de la composition chimique du matériau, de sa structure cristalline ainsi que de ses propriétés électroniques. L'utilisation concerne alors la chimie, l'œnologie, la bijouterie... C'est une des rares méthodes qui permet, à température ambiante, d'obtenir une caractérisation vibrationnelle ou chimique d'un objet.

La spectroscopie Raman est basée sur l'analyse des émissions dues à la vibration des liaisons chimiques soumise à une irradiation laser. On peut schématiser à l'extrême en disant que le faisceau laser va provoquer une forte augmentation de l'énergie dans les liaisons entre atomes et que pour éliminer cette énergie les liaisons vont réémettre des ondes dont la fréquence sera directement reliée à :

• la nature de la liaison chimique (simple, double, ionique, ...) ;
• le type de mouvement de la liaison (rotation, étirement, etc.) ;
• l'anisotropie éventuelle du matériau ;
• l'environnement direct (matériaux sous contrainte, fortement ou pas dopés, etc.).