傅立葉轉換紅外光-拉曼光譜儀

 

(FT-IR Raman Spectrometer)

 

負責人:謝達斌老師

壹、背景資料

分子係由許多原子所組成,但即便是一個簡單的分子,我們也要透過很多的分離及分析的技術,才有辦法決定究竟該分子是由哪些原子所組成。然而有時判斷一個分子及其含量,並不一定要透過了解該分子內的所有原子排列才能達成;分子內的某些原子-原子間的鍵結有其特殊性,如果能偵測到該特殊的鍵結,就能決定該分子的特性或量。

人類的肉眼雖然無法察覺到紅外光,但是紅外光的振動頻率恰與分子內的原子-原子間鍵結的振動頻率大致相符,在一定的選擇律下,當ㄧ個頻率的紅外光照射在完全相同振動頻率的原子-原子鍵結上時,該頻率的紅外光將被含有該鍵結的分子所吸收;換句話說,我們可以經由紅外光的照射,”看到”分子的結構。將紅外光運用在化學分析的領域上時,如將某一個頻率範圍(通常在4000~400 cm-1之間)的紅外光通過待測樣品後,偵測其被吸收掉的紅外光頻率,可推測待測樣品中含有哪一類的原子-原子鍵結;偵測某特定頻率紅外光被吸收的程度可應用在定量的工作上。

拉曼光譜儀同樣應用於測定分子的振動能階,與紅外光光譜儀不同之處是:待測樣品受到較高能量雷射光(通常是可見光範圍)的照射,而放射出來的也是可見光;我們測定的是放射出來的光線與入射的雷射光的能量(光頻率)差,稱為Stoke shiftAnti-Stoke Shift,該差值對應的就是分子的振動能量。

無論是偵測紅外光或是可見光的偵測器,偵測器本身並無法分辨光的頻率,只能分辨光的強度。早期的儀器設計,利用菱鏡或光柵將光線依頻率的不同分開在不同的空間,再經由偵測器就可以測到不同頻率之光的強度了;近代則利用了傅立葉轉換公式,以干涉儀將光線依頻率的不同分開在不同的時間,經由偵測器一樣測到了不同頻率的光線的強度。而且,傅立葉轉換光譜儀更擁有光學throughput高、訊號可累計積分、精確度高等優點。

 

一、設置緣由:

    近年來隨著光學感測分析技術的發展,傅立葉轉換光譜儀已由化學、材料等領域延伸到基礎研究和臨床實驗的各方面,包括生醫材料、組織工程、藥理學、奈米生醫技術及臨床檢驗學等領域。對各項相科學及其間的跨領域整合發展發揮其提升的作用。本儀器為成大醫學院僅有之ㄧ高階傅立葉轉換光譜儀,而其設計上更具有彈性及延伸性。在將來除了能加入顯微鏡模組並能升級涵蓋拉曼光譜分析功能。使其再結合細胞組織觀測上能有更進一步的發揮。以提升成大之整體研究水平與競爭力。

   

二、核心技術簡介:

1.快速的FT-IR數據收集及圖譜搜尋功能

掃描速度可達50scans/sec,可在最短的時間內得到最好的圖譜品質。配合軟體本身之圖譜比對功能,使用者可以快速的判斷樣品的結構種類或屬性等。

 

三、服務相關之研究發展:

1.在生醫材料的應用:材料組成、添加劑的檢測

2.在皮膚臨床的應用:檢測皮膚角質層的變化或用藥後的反應、用藥後的追蹤

3.在細胞生物學中的應用:細胞內的化學物質的分析

4.在藥理學中的應用:化學藥物圖譜庫建立及藥物的檢測

    5. 3D 立體FT-IR圖譜影像

    6.穿透光FT-IR圖譜 / 反射光FT-IR圖譜

    7.材料表面分析及化學反應動態分析

 

貳、設施規劃與說明

一、儀器:ThermoNicolet Nexus series FT-IR主機及ThermoElectron Continuum micro-FTIR

二、空間:生物科技中心核心實驗室位於醫學院四樓

三、人員:參加過講習訓練之研究人員自行操作。

      目前有一名博士班學生幫忙基礎維護、教學訓練。

 

參、常規服務

一、本核心實驗室將提供下列服務:

如上

申請人應提供之材料與服務:

研究人員自行準備好可測穿透的樣品(約13mm直徑)及可燒錄的光碟,事先預約時段。無法穿透的樣品,研究人員需將待測位置處理於樣品表面,並預約時段。

申請人預期得到之服務成果:

研究人員可得到分析物之FT-IR圖譜,並以軟體執行圖譜比對,得到比對結果之圖譜相似度,且按相似度高低排名列出標準物名稱,並可進一步得到標準物之標準圖譜。可以得到精緻的可見光影像,影像中不同的點測得不同的FT-IR圖譜,分別代表不同的化學物質的資訊。

操作所需的時間:

within 10 min/sample

預估使用經費:

使用者必須自行負擔KBr powder、研磨設備以及結果輸出的費用

由使用功能來分:

a. FT-IR only : 500元/小時 (樣品自備250/小時)

b. Microscopy(含FT-IR) : 800元/小時,代工1600元/小時

c. 代工以兩倍使用費計算,請先向生物科技中心申請(06-2353535轉5731)

本校師生員工享有九折優惠。

Superuser享有ㄧ般使用之五折優惠。種子教師兼Superuser享有ㄧ般使用之三、三折優惠

儀器開放時間:

週一至週五AM9:00~17:00 預約電話: 06-2353535轉5410

 

二、負責教授

 

國立成功大學醫學院牙科學科暨口腔醫學所

謝達斌醫師

(06)2353535-5410、5376

 

三、聯絡人及聯絡方法

謝達斌教授實驗室

陳怡曉小姐

(06)2353535-5410

 

四、技術訓練及推廣活動

    與廠商協定維護合約內容含每年二次之軟硬體操作訓練課程。

 

肆、機器使用規則

1.使用者得先經過認證,始能依規定使用,若有未經認證而冒用他人帳號之情形發生,除加倍收費外,亦將終止使用權。
2.參照『儀器操作流程及注意事項』。
3.儀器使用後請僅關閉電腦部份,FT-IR主機請勿關閉電源。
4.使用時間、儀器狀況及使用狀況請確實登記於使用登記簿內。
5.資料存檔時,請將檔案存在自己的資料夾中,並於實驗結束時將檔案燒錄於光碟中自行備份。
6.電腦僅供測量及分析數據使用,請勿在此電腦進行無關實驗之操作。
7.請使用者愛護儀器及相關設備,並維護儀器環境整潔。
沒有遵循使用規則、沒有登記儀器使用情形、或是器具沒有清洗乾淨,第一次口頭警告,第二次取消使用儀器一個月,第三次則取消儀器使用權利。

伍、注意事項或特別說明

(1)獨立使用者:參加本中心舉辦之講習課程(本中心之設備使用規則、傅立葉轉換紅外線光譜儀原理講習與實機操作),並得自行準備檢體實際上機一次後[自行找人(免費),或由中心派專人(收指導費)],經認證後[筆試及操作],始可獨立預約上機。獨立使用者有義務為中心服務兩次,比照Superuser優惠辦法,未依規定服務則取消預約權利。參加訓練課程請先預約登記(5731)

(2) Superuser:從獨立使用者中擇優以協助本室之正常運作,Superuser在使用時間/費用以及進階訓練機會上將賦予優惠,且可在假日及晚上期間使用。