Анализ многослойных полимерных пленок

Полимерные многослойные пленки играют всевозрастающую роль. Такие пленки используются, например, для защиты пищевых продуктов, а также в качестве упаковочного или изоляционного материала. Конфокальная Рамановская микроскопия (микроскопия комбинационного рассеяния) является мощным аналитическим инструментом, позволяющим проводить трехмерное картирование полимерных пленок.

Конфокальный метод обеспечивает высокую пространственную разрешающую способность и дает возможность визуализировать распределение химических компонентов в полимерных пленках. Рамановские изображения, которые отображают распределение компонентов, получаются при сканировании сфокусированным лазерным пучком определенной области образца. Спектральный профиль по глубине может быть измерен путем перемещения положение фокуса в образце.

Принцип конфокального детектирования разъясняется на Рис.1. Диафрагма малого диаметра (пинхол) не позволяет проходить на детектор рассеянному свету, идущему от точек вне фокуса. В качестве примера приведем конфокальное Рамановское изображение (XZ профиль) многослойной полимерной пленки. По глубине образца детектируются разнообразные спектры комбинационного рассеяния (Рис.2). Каждый спектр соответствует определенному химическому компоненту (слою) полимерной пленки. Исследованная пленка содержит три слоя, отмеченные цветовой кодировкой на Рамановском изображении (Рис.2).

Программное обеспечение, поставляемое с микроскопом, дает возможность определять толщины слоев полимерных пленок. Толщина первого слоя на Рис.2 оценивается величиной 11 мкм, а второго — 7 мкм.

Рис.1. Принцип конфокального детектирования.

Рис.2. XZ Рамановский профиль многослойной полимерной пленки. Отчетливо наблюдаются различные полимерные слои: полипропилен (красный цвет), акриловый слой (зеленый цвет), полиэтилен-терефталат (синий цвет).