La spettroscopia Raman è un processo industriale ampiamente utilizzato per determinare la composizione chimica e i componenti strutturali di vari materiali. Osservata per la prima volta da C.V. Raman nel 1928, è diventata uno strumento fondamentale per l’analisi dei materiali. Questo articolo esplora l’applicazione della spettroscopia Raman nell’analisi di materiali in vetro e ceramica.

La spettroscopia Raman utilizza la luce laser per l’analisi. Quando un campione assorbe fotoni emessi da una luce laser, i fotoni riemessi subiscono uno spostamento noto come spostamento Raman, fornendo informazioni sulle transizioni vibrazionali, rotazionali e di altre basse frequenze all’interno delle molecole o dei gruppi molecolari presenti nel campione. È un metodo non distruttivo che offre informazioni qualitative sui materiali.

Per quanto riguarda l’analisi del vetro, la spettroscopia Raman può rivelare la presenza di determinati ioni attraverso picchi caratteristici ad alta frequenza nello spettro. Viene anche utilizzata per investigare gli effetti dei metalli alcalini sui vetri, che possono portare a modifiche strutturali e cambiamenti nelle proprietà.

Nell’analisi ceramica, la spettroscopia Raman è principalmente utilizzata per esaminare la mineralogia ceramica e i componenti vetrosi presenti negli smalti. Fornisce informazioni dirette sulle caratteristiche strutturali delle fasi minerali ed è l’unica tecnica in grado di identificare le fasi amorfe e vetrose.

La procedura sperimentale per la spettroscopia Raman prevede l’utilizzo di un laser, una camera del campione, uno spettrometro, un rivelatore e un microscopio ottico. La luce dispersa dal campione viene raccolta e analizzata tramite uno spettrometro, ottenendo uno spettro Raman con picchi distintivi corrispondenti a specifici modi vibrazionali.

Per garantire l’accuratezza, possono essere utilizzati vari strumenti e rivelatori. Fonti laser come laser ad ione di argon o laser al neon-elio sono comunemente impiegate. Gli spettrometri dispersivi e gli spettrometri a trasformata di Fourier sono i due tipi principali utilizzati, con i primi più diffusi. I rivelatori come i dispositivi a accoppiamento di carica (CCD) hanno sostituito i tubi fotomoltiplicatori (PMT) per la rilevazione del segnale.

Oltre all’analisi compositiva e strutturale, la spettroscopia Raman è utilizzata nell’industria dell’ingegneria dei materiali per scopi di controllo di qualità. Aiuta a monitorare l’integrità di materiali in vetro e ceramica durante il processo di produzione, garantendo il rispetto degli standard dell’industria. È inoltre preziosa per indagare le cause delle rotture di parti in vetro o ceramica.

Nelle recenti ricerche, è stata studiata la struttura e la stabilità chimica dei vetri tellururi utilizzando la spettroscopia Raman. Sono state identificate potenziali fonti di errore come le modifiche indotte dal laser, la cristallizzazione durante l’acquisizione dei dati e l’ossidazione rapida sulla superficie del vetro tellururo.

In conclusione, la spettroscopia Raman è una tecnica versatile per l’analisi di materiali in vetro e ceramica. Fornisce preziose informazioni sulla loro composizione, struttura e proprietà. Con l’avanzamento della tecnologia, l’integrazione dell’intelligenza artificiale e dell’apprendimento automatico nella spettroscopia sta migliorando ulteriormente l’elaborazione degli spettri Raman e ampliando le potenzialità di questa tecnica in diverse industrie.

Fonti:
– WZR Ceramic Solutions, 2022. Spettroscopia Raman: Una chiave per l’indagine ceramica.