Die Autoren möchten sich Andreas Hessel und Jouni Rautio aus dem Konstruktionsbüro und Werkstatt bei der GFS-Karlsruhe für den Entwurf und die Herstellung des radioaktiven Probenhalters für die Raman-Analyse danken. Patrick Lajarge, Daniel Freis (GFS-Karlsruhe) und Mark Sarsfield (NNL, UK) werden anerkannt für die Bereitstellung der AmO 2 Proben mit der vorliegenden Technik untersucht. Die Autoren möchten auch Boris Burakov (Khlopin Radium-Institut) für die Bereitstellung der Probe von der Tschernobyl-Lava und Philipp Pöml und Ralf Gretter (beide bei JRC-ITU) für die Probenvorbereitung danken.

1. Experiment Planung <ol><li> Stellen Sie sicher, dass das Raman-Spektrometer verwendet werden soll mit einem XY-Tisch unter dem Gleithalter ausgestattet ist, mit einer zentralen Öffnung mindestens 60 mm im Durchmesser. </li><li> Achten Sie darauf, mindestens 150 mm Freiraum unter der Bühne zu haben, die Kapsel einzuführen und dass dieser Raum ist leicht zugänglich (von oben oder unten). </li><li> Stellen Sie sicher, dass der Raman-Spektrometer mit einem Objektiv mit mindestens 10 mm Arbeitsabstand ausgerüstet ist. </li><li> Stellen Sie sicher, dass die Probe zu analysieren, wird gespeichert und übertragbar mit der Kapsel in der geeigneten Atmosphäre (siehe die lokalen Prozedur übertragen Proben von Handschuhkästen). </li><li> Achten Sie darauf, dass die Probe mit der Pinzette, kleine chemische Löffel behandelt werden, oder Spachteln erforderlich, um die Probe in die Kapsel zu laden. </li><li> Hochdruck (HP) Option: Stellen Sie sicher, dass das Confinement-System mit einem System ausgestattet ist, zu pumpen und die Hochdruckkapsel zu füllen. </li><li> Fragen Sie den lokalen RadioProSCHUTZ Offizier für Strahlenschutz-Maßnahmen für die gesamte Prozedur zu implementieren. </li></ol> 2. Vorbereitung des Probenhalters <ol><li> Sammle alle Teile Zusammensetzen der Kapsel oder wahlweise die Hochdruckkapsel. </li><li> Fixieren des Fensters auf dem Kapselkörper <ol><li> eine kleine Menge an Epoxidharz direkt mit dem Klebstoffapplikator auf dem äußeren Teil der Nut Einpassen des Fensters gleichmäßig auftragen. Beachten Sie, dass verschiedene Arten von Epoxidharzen versucht worden sind. Der Klebstoff in der Materialliste angegeben war, die am besten für diese Anwendung angepasst aufgrund seiner spezifischen Viskosität. </li><li> Um sicher zu gehen, dass das installierte Fenster optisch sauber, saubere Handschuhe tragen und das Fenster aus der Originalverpackung auspacken. Legen es in die Nut auf der Acrylglaskapsel, bewegen sie mit einem Finger, um den Kleber zwischen dem Fenster und der Nut zu dispergieren. </li><li> Überprüfen Sie sorgfältig durch das Fenster zu sehen, ob der Kleber gleichmäßig apzwischen dem Fenster und dem Acrylglas gefachten. </li><li> Lassen Sie den Kleber aushärten, solange in der Klebeanleitung angegeben. </li><li> Überprüfen Sie noch einmal durch das Glas, um zu sehen, ob das Fenster und das Acrylglas richtig verklebt sind; keine Blasen sichtbar sein. </li></ol></li><li> HP Option: Befestigung der Fenster auf dem Hochdruckkapselkörper <ol><li> Prüfen mit einem Vergrößerungsglas, ob die Oberflächen in Kontakt mit der Kapsel O-Ring sind sauber und gleichmäßig bearbeitet, was eine gute Dichtheit gewährleistet. </li><li> Legen Sie eine Kapsel O-Ring in dem dedizierten Grove auf der Fensterseite der Hochdruckkapselkörper. </li><li> Platzieren Sie die Hochdruckkapsel Fenster auf dem Hochdruckkapselkörper über die Kapsel O-Ring ist. </li><li> Platzieren Sie den Polyoxymethylen Flachring über die Hochdruckkapsel Fenster. </li><li> Platzieren Sie den Schließ Flansch an der Oberseite der Fensterseite der Hochdruckkapsel Fenster und bringen sie mit den oberen 6-sink Schrauben. </li></ol></li&gt; <li> Die Befestigung des Beutels an der Kapsel <ol><li> Legen Sie die Kapsel, Fenster zuerst, von der Breitseite des trichterförmigen Beutels in den schmalen Teil des trichterförmigen Beutel, bis zu dem Punkt zu enden, wo der Zylinder nicht weiter, weil der Vorsprung gleiten kann. </li><li> Wenn erforderlich, die Beutel-Position, so dass die Zylinder ragen aus der trichterförmigen Tasche von etwa 1,5 cm. </li><li> Platzieren den Anzug O-Ring über die Tasche in der Nut des Zylinders. </li><li> Band der Beutel mit flexiblen Isolierband auf den Zylinder, um etwa 8 mm des unbedeckten oberen Teils des Zylinders zu verlassen. Dieser Teil wird verwendet, um den Zylinder in dem Raman-Mikroskop zu beheben. </li></ol></li><li> Kapselanordnung Dichtigkeitsprüfung <ol><li> Bringen der trichterförmigen Beutel mit der Kapsel (Beutelanordnung), ausgestattet mit der Installation die sich mit der Dichtigkeitsprüfung des Handschuhkastenhandschuhen und sacs, in der Regel in kerntechnischen Anlagen (in diesem Fall wird ein Ar-H <sub&gt; 2 Überdruck - Gerät mit einem H 2 -Detektor). </li><li> Fixieren Sie die Beutelanordnung in dem Prüfflansch. </li><li> Klebeband an den Flansch Isolierband verwendet wird. </li><li> Füllen bis zu 500 mbar mit einem Ar + 5% H 2 -Gasgemisch. </li><li> Bewegen , um das tragbare H 2 -Detektor ganz um die Kapsel und die Tasche, wobei besondere Sorgfalt rund um den Bereich , wo das Fenster geklebt wird. </li><li> Wenn H 2 erkannt wird, wiederholt die Prozedur ab Schritt 2.5.2, da die Beutelanordnung nicht fest genug ist. </li></ol></li><li> Herstellung des Plungers <ol><li> Installieren des gleitenden O-Ring in der Kolbenrille. </li><li> Installieren des Stiftstummel auf dem Kolben befestigen. </li><li> Haften die doppelseitige Klebelasche an dem Stiftstummel befestigen, um die Schutzschicht auf der Oberfläche nach außen zu halten. </li><li> Schraube der Zugschraube in der anderen Seite des Kolbens. </li><li> Wenn das Probenpulver oder nur Teile kleiner als 1 mm, installieren Sie den Sicherungsringmit Montagezange in dem letzten Nut des Kolbens (in Richtung der Schraube). Für Proben, die größer als 1 mm, passen die Position der Sicherungsring an der Kolbenrille, die der Dicke der Probe. </li></ol></li><li> Herstellung der Hochdruck - Tauchkolben <ol><li> Prüfen mit einem Vergrößerungsglas, ob beide Oberflächen in Kontakt mit der Kapsel O-Ring gereinigt und gleichmäßig bearbeitet, eine gute Dichtheit zu gewährleisten. </li><li> Installieren einer Kapsel O-Ring in dem dedizierten Plunger Nut auf der Probenseite. </li><li> Schrauben Sie den Probenhalter an der Spitze des Kolbens. </li><li> Klebt ein Stück eines doppelseitigen Klebelasche, mit einer Größe auf die Probenaufnahme entspricht, auf dem Probenhalter, die Schutzschicht auf der Oberfläche nach außen zu halten. </li><li> Prüfen mit einem Vergrößerungsglas, ob beide Oberflächen in Kontakt mit dem Einlass-O-Ring gereinigt und gleichmäßig bearbeitet, einen gute Dichtheit zu gewährleisten. </li><li> Installiert den Einlass-O-Ring in der Nut an dedizierten the Gaseinlassseite des Kolbens. </li><li> Schraube des Adapters in den Kolben. </li><li> Installieren des Kugelhahnes an dem Adapter nach ihrer Installation. </li></ol></li></ol> 3. Installation der Probe in der Probenhalter <ol><li> Installieren des Probenhalters auf dem Eingrenzungssystem die lokale Prozedur nach und zur gleichen Zeit, installieren den Kolben in dem Confinement-System. (HP-Option): Installation der unteren 6-sink Schrauben sowie. </li><li> Entfernen der Schutzschicht von der doppelseitigen Klebelasche. </li><li> Halten Sie den Kolben und legen Sie die Probe auf die Klebelasche. Wenn die Probe ein einzelnes Stück ist, drücken Sie ein wenig auf die Probe mit der Pinzette oder der chemischen Löffel, wenn möglich. Wenn das Probenpulver ist, breitete sie sehr sanft auf dem Probenhalter. HP-Option: Platzieren eine Probe kleiner als 1 mm in der Höhe auf dem Hochdruck-Probenhalter. </li><li> Setzen Sie den Kolben (HP Option: Kolbenflansch) in der Kapsel. Drücken Sie, bis es cannot weiter geht in, während darauf geachtet wird, die Kapsel in einer vertikalen Position zu halten. Von diesem Punkt, stellen Sie sicher, dass die Kapsel so viel wie möglich in der vertikalen Position gehalten wird. </li><li> HP-Option: Ziehen der 6 von unten nach sink Schrauben des Kolbenflansch an dem Boden der Hochdruckkapselkörper-Baugruppe zu fixieren. </li><li> HP Option: Unterdrucksetzen des Hochdruckkapsel. <ol><li> Eine Verbindung des Kugelhahns mit dem Vakuum / Gaszuführleitung in der Entbindung. </li><li> Öffnen Sie das Ventil und evakuieren die Kapsel. </li><li> Unter Druck setzen, die Kapsel mit dem gewählten Gas, wobei darauf geachtet, dass sie nicht 20 bar nicht überschreiten und dass das Gas in Bezug auf das Kapselmaterial inert ist. </li><li> Schließen Sie das Ventil. </li></ol></li><li> Trennt die Kapsel aus dem Einschluss nach der lokalen Prozedur und darauf achtet, dass das Ventil nicht den Kunststoffbeutel nicht beschädigt. Reduzieren des Volumens des Beutels, indem sie es zusammen Taping, um es unter dem Mikroskoptisch zu passen (siehe Schritt 4.4). Beachten Sie, dass ter Prozedur erfordert möglicherweise eine zweite Tasche über die ersten Taping. </li></ol> 4. Installation der Kapsel unter dem Raman-Mikroskop <ol><li> Fixiert den Metallring Schieber mit einer Sperrschraube (siehe Abbildung 3) auf dem Band-freie oberen Teil der Kapsel. Ziehen Sie die Seitenschraube ihn zu blockieren. </li><li> Legen Sie die Kapsel entweder von der Oberseite oder der Unterseite des Mikroskoptisches. </li><li> Montieren Sie das Metallringschieber auf der Bühne Gleithalter (siehe Abbildung 3). Sichern Sie es mit den Schiebehalter Federn. </li><li> Überprüfen Sie, ob der Beutel unter der Bühne frei in jeder benötigten X, Y und Z-Bewegungen der Bühne bewegen kann. Wenn nicht, zukleben die Tasche sein Volumen zu reduzieren. </li></ol> 5. Raman-Spektren, Messung <ol><li> Kalibrierung der Frequenz des Spektrometers Raman. <ol><li> Legen Sie eine einzelne Siliziumkristall auf dem Fenster der Kapsel. </li><li> Wählen Sie das Ziel to verwenden und das Mikroskop konzentrieren. </li><li> Wählen Sie die Laserwellenlänge für die Messung und Bestimmung der T 2g Anregung des Siliziumeinkristalls, für die die Referenzbande bei 520,5 cm -1 26. Mit der Software entsprechend anpassen die Frequenzskala. </li></ol></li><li> Kalibrierung der Intensität des Raman - Spektrometers. <ol><li> Stellen Sie den optischen Pfad, Laser, Einlassschlitze, Polarisationskonfiguration, Konfokalität Raumfilter, und die CCD-Öffnung des stark Si-Kristall peak, um mit der Spitzenintensität zu maximieren, während die Schlitze zu halten wie möglich geschlossen, ohne dass die maximale Intensität abnimmt. Vergleichen diese Intensität auf den Wert, erhalten nach „Fabrik“ Ausrichtung in den gleichen Bedingungen. </li><li> Schließen die Schlitze und räumliche Filter, um die erforderlichen spektralen und z-Achse räumlichen Auflösungen zu erreichen, respectively. </li></ol></li><li> Die Messung der Probe. <ol&gt; <li> Messen Sie die Probe in einer ähnlichen Weise wie die nicht-eingekapselten Proben. Beachten Sie, dass dieser Schritt stark von der Art des Raman-Spektrometers abhängt, sowie von der Art der Messung verwendet. Lesen Sie im Handbuch des Spektrometers Raman. Für sehr kleine Proben (beispielsweise, wenn ein Korn von der Größe des Laserfleckes gemessen), kann Fluoreszenzsignal in dem Raman-Spektrum erscheint vor allem wegen der Doppelklebelasche zu beleuchten. In diesem Fall ist sicherzustellen, dass das Mikroskop, um refokussieren das Maximum von der Oberfläche der kleinen Probe und zur Verringerung der Eingangsschlitzöffnung des Spektrometers zu beleuchten, nur den zentralen Teil des beleuchteten Flecks zu analysieren. Stellen Sie sicher auch nicht das doppelseitig klebende direkt mit dem Laser zu beleuchten. Die Laserleistung kann den Klebstoff verbrennen und läßt flüchtiges organisches Molekül Fluoreszenz in dem gemessenen Spektrum hinzugefügt wird. </li><li> Überprüfen , dass in dem gemessenen Spektrum, die Spektrallinien des Quarzglases 27 &lt;/ Sup&gt; im Fenster nicht angezeigt werden. Dies kann passieren, wenn ein Raman-Spektrometer mit einem schlechten konfokale verwenden. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Das, R. S., Agrawal, Y. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Raman+spectroscopy:+Recent+advancements,+techniques+and+applications.">Raman spectroscopy: Recent advancements, techniques and applications.</a> Vib. Spectrosc. 57 (2), 163-176 (2011).</li><li>Guimbreti&#232;re, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+nuclear+materials+in+extreme+conditions:+Raman+spectroscopy+approach.">Characterization of nuclear materials in extreme conditions: Raman spectroscopy approach.</a> IEEE Trans. Nucl. Sci. 61 (4), 2045-2051 (2014).</li><li>Guimbreti&#232;re, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In-Situ+Raman+Observation+of+the+First+Step+of+Uranium+Dioxide+Weathering+Exposed+to+Water+Radiolysis.">In-Situ Raman Observation of the First Step of Uranium Dioxide Weathering Exposed to Water Radiolysis.</a> Spectrosc. Lett. 44, 570-573 (2011).</li><li>J&#233;gou, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxidizing+dissolution+of+spent+MOX47+fuel+subjected+to+water+radiolysis:+Solution+chemistry+and+surface+characterization+by+Raman+spectroscopy.">Oxidizing dissolution of spent MOX47 fuel subjected to water radiolysis: Solution chemistry and surface characterization by Raman spectroscopy.</a> J. Nucl. Mater. 399 (1), 68-80 (2010).</li><li>J&#233;gou, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Raman+spectroscopy+characterization+of+actinide+oxides+(U1&#8722;yPuy)O2:+Resistance+to+oxidation+by+the+laser+beam+and+examination+of+defects.">Raman spectroscopy characterization of actinide oxides (U1&#8722;yPuy)O2: Resistance to oxidation by the laser beam and examination of defects.</a> J. Nucl. Mater. 405 (3), 235-243 (2010).</li><li>Sarsfield, M. J., Taylor, R. J., Puxley, C., Steele, H. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Raman+spectroscopy+of+plutonium+dioxide+and+related+materials.">Raman spectroscopy of plutonium dioxide and related materials.</a> J. Nucl. Mater. 427 (1-3), 333-342 (2012).</li><li>Talip, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Raman+and+X-ray+Studies+of+Uranium-Lanthanum-Mixed+Oxides+Before+and+After+Air+Oxidation.">Raman and X-ray Studies of Uranium-Lanthanum-Mixed Oxides Before and After Air Oxidation.</a> J. Am. Ceram. Soc. 98 (7), 2278-2285 (2015).</li><li>Desgranges, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Miscibility+Gap+in+the+U-Nd-O+Phase+Diagram:+a+New+Approach+of+Nuclear+Oxides+in+the+Environment.">Miscibility Gap in the U-Nd-O Phase Diagram: a New Approach of Nuclear Oxides in the Environment.</a> Inorg. Chem. 51 (17), 9147-9149 (2012).</li><li>B&#246;hler, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+temperature+phase+transition+of+mixed+(PuO2+++ThO2)+investigated+by+laser+melting.">High temperature phase transition of mixed (PuO2 + ThO2) investigated by laser melting.</a> J. Chem. Thermodyn. 81, 245-252 (2015).</li><li>B&#246;hler, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+solidification+behaviour+of+the+UO2-ThO2+system+in+a+laser+heating+study.">The solidification behaviour of the UO2-ThO2 system in a laser heating study.</a> J. Alloys Compd. 616, 5-13 (2014).</li><li>B&#246;hler, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+advances+in+the+study+of+the+UO2-PuO2+phase+diagram+at+high+temperatures.">Recent advances in the study of the UO2-PuO2 phase diagram at high temperatures.</a> J. Nucl. Mater. 448 (1-3), 330-339 (2014).</li><li>Begun, G. M., Haire, R. G., Wilmarth, W. R., Peterson, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Raman+spectra+of+some+actinide+dioxides+and+of+EuF2.">Raman spectra of some actinide dioxides and of EuF2.</a> J. Less-Common MET. 162 (1), 129-133 (1990).</li><li>Hobart, D. E., Begun, G. M., Haire, R. G., Hellwege, H. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+transplutonium+orthophosphates+and+trimetaphosphates+by+Raman+spectrophotometry.">Characterization of transplutonium orthophosphates and trimetaphosphates by Raman spectrophotometry.</a> J. Less-Common MET. 93, 359 (1983).</li><li>Hobart, D. E., Begun, G. M., Haire, R. G., Hellwege, H. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Raman+spectra+of+the+transplutonium+orthophosphates+and+trimetaphosphates.">Raman spectra of the transplutonium orthophosphates and trimetaphosphates.</a> J. Raman Spectrosc. 14 (1), 59-62 (1983).</li><li>Nguyen Trung, C., Begun, G. M., Palmer, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aqueous+uranium+complexes.+2.+Raman+spectroscopic+study+of+the+complex+formation+of+the+dioxouranium(VI)+ion+with+a+variety+of+inorganic+and+organic+ligands.">Aqueous uranium complexes. 2. Raman spectroscopic study of the complex formation of the dioxouranium(VI) ion with a variety of inorganic and organic ligands.</a> Inorg. Chem. 31 (25), 5280-5287 (1992).</li><li>Guimbreti&#232;re, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+Raman+monitoring+of+He2++irradiation+induced+damage+in+a+UO2+ceramic.">In situ Raman monitoring of He2+ irradiation induced damage in a UO2 ceramic.</a> Appl. Phys. Lett. 103 (4), (2013).</li><li>Canizar&#232;s, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+Raman+monitoring+of+materials+under+irradiation:+study+of+uranium+dioxide+alteration+by+water+radiolysis.">In situ Raman monitoring of materials under irradiation: study of uranium dioxide alteration by water radiolysis.</a> J. Raman Spectrosc. 43 (10), 1492-1497 (2012).</li><li>Johnston, A. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Radiation+Damage+of+Electronic+and+Optoelectronic+Devices+in+Space.">Radiation Damage of Electronic and Optoelectronic Devices in Space.</a> Proceedings of the 4th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Application. , (2000).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strahlenschutzverordnung.">Strahlenschutzverordnung.</a> Bundesministerium f&#252;r &amp; Naturschutz und Reaktorsicherheit Umwelt. , 54-55 (2013).</li><li>Prieur, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accommodation+of+multivalent+cations+in+fluorite-type+solid+solutions:+Case+of+Am-bearing+UO2.">Accommodation of multivalent cations in fluorite-type solid solutions: Case of Am-bearing UO2.</a> J. Nucl. Mater. 434 (1-3), 7-16 (2013).</li><li>Lebreton, F., Belin, R. C., Prieur, D., Delahaye, T., Blanchart, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+Situ+Study+of+the+Solid-State+Formation+of+U1-xAmxO2&#177;&#948;+Solid+Solution.">In Situ Study of the Solid-State Formation of U1-xAmxO2&#177;&#948; Solid Solution.</a> Inorg. Chem. 51 (17), 9369-9375 (2012).</li><li>Prieur, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Local+Structure+and+Charge+Distribution+in+Mixed+Uranium-Americium+Oxides:+Effects+of+Oxygen+Potential+and+Am+Content.">Local Structure and Charge Distribution in Mixed Uranium-Americium Oxides: Effects of Oxygen Potential and Am Content.</a> Inorg. Chem. 50 (24), 12437-12445 (2011).</li><li>Prieur, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-irradiation+effects+in+dense+and+tailored+porosity+U1&#8722;yAmyO2&#8722;x+(y+=+0.10;+0.15)+compounds.">Self-irradiation effects in dense and tailored porosity U1&#8722;yAmyO2&#8722;x (y = 0.10; 0.15) compounds.</a> J. Nucl. Mater. 411 (1-3), 15-19 (2011).</li><li>Wiss, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=TEM+study+of+alpha-damaged+plutonium+and+americium+dioxides.">TEM study of alpha-damaged plutonium and americium dioxides.</a> Journal of Materials Research. 30 (9), 1544-1554 (2015).</li><li>Parker, J. H., Feldman, D. W., Ashkin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Raman+Scattering+by+Silicon+and+Germanium.">Raman Scattering by Silicon and Germanium.</a> Phys. Rev. 155, 712-714 (1967).</li><li>Hass, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Raman+spectra+of+vitreous+silica,+germania+and+sodium+silicate+glasses.">Raman spectra of vitreous silica, germania and sodium silicate glasses.</a> J. Phys. Chem. Solids. 31 (3), 415-422 (1970).</li><li>Naji, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+original+approach+for+Raman+spectroscopy+analysis+of+radioactive+materials+and+its+application+to+americium-containing+samples.">An original approach for Raman spectroscopy analysis of radioactive materials and its application to americium-containing samples.</a> J. Raman Spectrosc. 46 (9), 750-756 (2015).</li><li>Horlait, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-irradiation+and+oxidation+effects+on+americium+sesquioxide+and+Raman+spectroscopy+studies+of+americium+oxides.">Self-irradiation and oxidation effects on americium sesquioxide and Raman spectroscopy studies of americium oxides.</a> J. Solid State Chem. 217, 159-168 (2014).</li><li>Naji, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Raman+Scattering+from+Decoupled+Phonon+and+Electron+States+in+NpO2.">Raman Scattering from Decoupled Phonon and Electron States in NpO2.</a> J Phys Chem C. 120 (9), 4799-4805 (2016).</li></ol>

Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Der vorliegende experimentelle Ansatz beruht auf einer ursprüngliche Kapsel, die leicht gestaltet werden kann und in einer Werkstatt gefertigt und mit einer guten Drehmaschine ausgestattet. Mit Ausnahme des Außendurchmessers, die mit einem handelsüblichen trichterförmige Beutel, die anderen Abmessungen der Kapsel nicht unbedingt erforderlich passen sollte. Jedoch ist für die Hochdruckkapsel, die Oberfläche zu hohem Druck ausgesetzt ist, insbesondere die Fläche senkrecht zur Achse der Kapsel minimiert werden. Hier wird beispielsweise die maximale Fläche ist die 5 mm-Radius (r) Fenster, das von etwa 127 mm² auf einen Bereich A entspricht (A = πr²). Ein Druck P von 20 bis diese Oberfläche ausgesetzt Stäbe entwickelt eine Kraft F von 254 N auf dem Fenster (P = F * A), P in Pa, F in N, und A in m². Diese Kraft verteilt auf die 6 Schrauben, führt zu etwa 42 N / Schraube. Dies sollte berücksichtigt werden, wenn die Kapsel und die Kolbenseite zu entwerfen. Ein zweiter Punkt sollte in Betracht gezogen werden: die engenkeit des Kolbens, sowie das Volumen des Gases bei hohem Druck. Wenn der Kolben innerhalb des Einschlussbeutel gegeben wird, dehnt sich das Gas innerhalb des Einschlussbeutels im Falle eines Lecks, möglicherweise die Dichtheit des Confinement beeinträchtigen. Das Design sollte sicherstellen, dass das Volumen des Gases im Fall eines Lecks expandierenden vernachlässigbar ist, wenn auf die Beutelkapazität verglichen. Das Design sollte auch dafür sorgen, dass die Oberflächen in Kontakt mit dem O-Ring sind gut hergestellt, um die richtige Maß an Dichtigkeit zu gewährleisten. Qualitätskontrolle dieser Oberflächen sowie der O-Ring, durchgeführt werden soll. Beachten Sie, dass sehr radioaktiven Proben können bis eine Beschädigung der Kapselmaterialien im Laufe der Zeit beenden. Daher Kapseln sollten nicht zum Speichern von radioaktiven Proben für längere Zeit verwendet werden. Beachten Sie auch, dass dieses System ein Kernmaterial Confinement-System und kann die Genehmigung der lokalen Sicherheitsbehörden. Die Vorteile dieser Technik sind zahlreiche im Vergleich zu einem teilweisen oder complete Raman - Spektrometers Confinement 2, 3, 4, 5, 6, 16, 17. Keine spezielle Haft (Handschuhfach und heiße Zellen) erforderlich ist, und somit kein zusätzliches Material erzeugt, das als Atommüll am Ende des Lebens behandelt werden muß. Es gibt keine Anpassung der Raman-Spektrometer (erforderlich bei der Entbindung). Es gibt keine Beschränkung auf die Messmöglichkeiten in Bezug auf die Wellenlänge, die Polarisation, die Art der Messung oder die einfache Einstellung der Atmosphäre, in der die Messung durchgeführt wird. Im Vergleich mit dem Verfahren , bei ORNL verwendet - USA 12, 13, 14, 15, Mikroskopie in der richtigen optischen Bedingungen angewandt werden kann (single optische Fenster anstelle von Röhren), die Probenmenge benötigt wird, als auch die Anforderungen für die Laserleistung zu reduzieren. Einige Einschränkungen des Systems sollte darauf hingewiesen werden. Der Abstand zwischen der Probe und dem Mikroskopobjektiv aufgrund des Vorhandenseins des Kapsel Fensters erlegt die Verwendung eines langen Brenn Ziels, das die Empfindlichkeit eines Breit Apertur Raman-Spektrometers verringern. Das Einsetzen eines nicht beschichteten Quarzglas-Fenster zwischen der Probe und dem Objektiv kann auch die Bildqualität reduzieren. Darüber hinaus ist der Strom Verkapselungssystem auch nicht wieder verwendbar aufgrund der Tatsache, daß der trichterförmige Beutel endgültig an der Kapsel befestigt ist. Dies könnte jedoch wurde, wenn die kleine Seite der trichterförmigen Tasche mit einem integrierten O-Ring ausgestattet, gelöst werden, so dass die Möglichkeit, als auch die Transferbeutel Technik auf die Kapsel aufgebracht wird. Dies würde die Verwendung einer komplexeren Kapsel möglich machen. Um beispielsweise ein Mechanismus Gasfluß zu ermöglichen; aßemperatur-Messvorrichtung; oder eine mechanische druckgesteuerten Bühne für die Analyse der Feststoffe als auch Flüssigkeiten, oder für die in situ Messung der kinetischen Effekte, wäre möglich. Ein Punkt zu beachten ist, dass die Raman-Spektren von hoch radioaktiven Proben wie Americium sollte sehr schnell gemessen werden (manchmal in weniger als einer Woche) wegen eines zusätzlichen Fluoreszenzsignal, das mit dem Raman-Spektrum mit der Zeit hinzufügt. Dieses Phänomen kann zu einer Verschlechterung des doppelseitigen Klebelasche nach einigen Tagen nach der Exposition an Strahlung, die mich auf die Produktion von flüchtigen organischen Molekülen zurückzuführen sein, die auf der Probenoberfläche kondensieren. Das vorliegende System ist besonders gut für die Untersuchung von radioaktiven nuklearen Materialien angepasst. Es kann auch auf die Untersuchung von jeder anderen Art von Material angewandt werden, sollte der Benutzer von (gefährlichen Proben) oder von Proben geschützt werden, die von der atmosphärischen Umgebung geschützt werden muß.

Die Raman - Spektroskopie ist als nicht zerstörendes analytisches Verfahren in Bereichen wie Pharmazeutika, Kosmetika, Geologie, Mineralogie, Nanotechnologie, Umweltwissenschaft, Archäologie, Forensik und Kunst Identifikation 1 verwendet. Es ist für die Analyse von Schwingungs-, Rotations- und anderen Niedrigfrequenzmoden in Kristallen oder Molekülen verwendet. Diese Technik ist empfindlich gegenüber Kristallstruktur, die Zusammensetzung, kristallinen Zustand, Temperatur, elektronischen Zustand, Stress, Druck, die Korngröße (vor allem im Fall von nanostrukturierten Kristallite), Einschlüsse und Defekten. Für einzelne Moleküle (gas- oder matrix isolierte Moleküle), ist Raman empfindlich auf chemische Zusammensetzung, die lokale Koordination und elektronische Struktur. Die Tatsache, dass es als elektronisches resonant oder oberflächenverstärkten Spektroskopie-Technik verwendet werden kann, macht es extrem empfindlich für den Nachweis und die Messung von Verbindungen in sehr niedrigen Konzentrationen. Mit seiner LeichtigkeitEinsatz begrenzt die Probenvorbereitung und die Möglichkeit zur Fernmessung, Raman-Spektroskopie von besonderem Interesse im Nuklearbereich. Es wurde vor kurzem für angewandte Studien von Strahlenschäden (Defekt) in abgebrannten Brennelementen 2, 3, 4, 5, sowie für die Grundlagenforschung auf Actinid Verbundsysteme 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 verwendet, 13, 14, 15. Die große Herausforderung für die Raman-Messung von Kernmaterial ist das inhärente Risiko der Strahlenexposition und Einarbeitung. Diese Risiken können verwaltet werden: für Strahlung durch Abschirmung und fürInkorporation durch Haft. Typischerweise wird ein Eingrenzungssystem wie eine Acrylglas Glove-Box ausreichend Alphastrahler zu beschränken und Schild. Beta und Gamma erfordern zusätzliches hochdichte Abschirmungsmaterial, wie Blei oder Blei-dotiertes Glas. Neutronenemitter müssen aus einem Material bestehen, die Abschirmung der Lage ist, auf einfache Weise Neutronen einzufangen und ist reich an Wasserstoff, wie Wasser oder Paraffin. Bis jetzt sind die meisten Raman - spektroskopischen Messungen von Kernmaterialien in geschirmten Zellen in Fernkonfigurationen, beispielsweise mit Hilfe eines Fernkopf verbunden mit Glasfasern 2, 3, 4, 5, 6, 16, 17 durchgeführt worden ist . Diese Technik ist auch geeignet für die direkte Analyse abgebrannter Brennelemente 2. Leider hat dieser Ansatz einige important Einschränkungen: Die erste ist , dass alle entfernten Teile Raman - Spektrometer in der Zelle , in direkten Kontakt mit dem radioaktiven Material sind sie schnell 18 zu beschädigen und sie in radioaktiven Abfällen umwandelt. Weitere Einschränkungen sind inhärent für die Remote-Technik. Zum Beispiel begrenzt die Verwendung von Faseroptik , die Möglichkeit unterschiedliche Anregungswellenlängen verwendet wird , Konfokalität, Polarisation, usw. (- USA ORNL) 12, 13, 14, 15 Ein weiterer experimenteller Ansatz wurde in den 1990er Jahren am Oak Ridge National Laboratory entwickelt. Die radioaktive Probe in einem Doppel-Quarzkapillare abgedichtet wurde, selbst in einer dritten Haft bestehend aus einem Borsilikat-Glasröhrchen. Dies ermöglichte die erste Raman-Messung von Actiniden haltigen Spezies. Allerdings hatte die Messung durch ein paar Laien durchgeführt werdenERS gekrümmten Quarz und Borsilikatglas, was ein zu niedriges Signal. Auf diese Weise war es nicht möglich zu erhalten, beispielsweise ein Qualitätsspektrum AmO 2 12. Darüber hinaus Begonnen et al. 12 hatten eine relativ hohe Laserleistung (einige hundert mW) zu verwenden , die die Probe durch lokale Erwärmung beeinflusst haben könnten. Es sollte möglich sein , all Raman - Spektrometers Merkmale (Anregungswellenlänge, Spektrometers Modus, Polarisation, usw.) zu verwenden , um Schallreferenz Raman - Spektren von Actiniden Verbindungen zu erhalten. Vor diesem Hintergrund haben wir eine neue Technik der lokalen Einkapselung von radioaktiven Proben entwickelt. Es erlaubt die Verwendung eines Standard-nicht-kontaminierten oder Mikro-Raman-Spektrometer zur Messung von Kernmaterial angepasst. Die Verwendung eines Mikroskops für die Raman-Analyse (Mikro-Raman-Spektroskopie oder urs) stellt einen wichtigen Vorteil, dass es nur eine sehr kleine Menge der Probe erfordertwerden richtig beobachtet und gemessen. Grundsätzlich ist eine Probengröße von der Größenordnung von einigen zehn Mikrometern reicht für urs dank der wenigen Mikrometern Ortsauflösung des Mikroskops mit einem 10X oder 50X Ziel ausgestattet. Das Volumen einer Probe 2,500 &amp; mgr; m 2 (von einer 50 x 50 um Grße) an das Mikroskop Belichten, abhängig von der Form, ist etwa 0,1 mm 3, die von etwa 1 mg bis zu einem Gewicht entspricht, mit einer Dichte von 12 g Berücksichtigung / cm 3 (typisch für Aktinide Oxide). Eine 1 - mg - Probe der hochradioaktivem 241 Am setzt den Benutzer auf etwa 50 &amp; mgr ; Sv / h bei 10 cm oder 0,5 &amp; mgr ; Sv / h bei 1 m 19. Diese Niveaus bleiben leicht im Rahmen der gesetzlichen Dosisgrenzwerte, die typischerweise in der Größenordnung von mSv / Tag für die Hände und Zehn uSv / Tag für den Körper 20. Darüber hinaus trennt dieses System auch die Probe aus der atmosphärischen Umgebung, einschließlich hohen Luftfeuchtigkeit oder die Anwesenheit von Sauerstoff. DEPENding auf die Bedürfnisse der Messung von Vakuum kann der Benutzer selbst die beste Atmosphäre bis zu 20 bar, Blind- oder Schutz wählen. Dies ist besonders wichtig während Materialien chemisch reaktiven ihre atmosphärischen Umgebung, wie Actiniden Oxide, Fluoridsalze, Metalle (Oxidation, Reduktion und Reaktion mit Wasser) zu studieren. Die intensive Laserbestrahlung der Probe, benötigt in der Regel für die Raman-Messung verbessert die Kinetik dieser Reaktionen, da die Probe durch den Laser erhitzt werden kann. Diese Reaktionen können durch die Wahl der richtigen Atmosphäre kompensiert werden. Diese Art von Verfahren könnte auch für eine optische Messung über gefährliche Proben, wie Chemikalien oder infektiöse biologische Substanzen hilfreich sein. Die alpha-Strahlung und atmosphärische tight Raman Probenhalter bestehen aus einem Acrylglaszylinder, 44 mm im Durchmesser und 60 mm lang, in der Achse , von denen ein 15 mm-tiefes Loch gebohrt wird (Abbildung 1). Dieser Teil derKapsel, ist auf einer Seite geschlossen mit einer 2 mm dicken, 20 mm Durchmesser, einer Wellen optisch poliert Silica Fenster verschmolzen ist. Ein 14,9 mm-Durchmesser Acrylglasstab, der Kolben, um die Probe hält, wird in der Kapsel bis zu dem Punkt eingefügt, dass die Probe direkt unter dem Fenster kommt. Die Proben (Pulver oder kleine Fragmente einer Scheibe) auf einer Standard-Aluminium-Stiftstummel im Durchmesser 12,7 mm Halterung mit Hilfe eines doppelseitigen Klebelasche befestigt ist, sich am Ende des Acrylglasstab (der Kolben) fixiert. Der Kolben ist mit einem Sicherungsring ausgestattet ist, das Risiko des Schiebens die Probe und ihren Halters zu weit in das Quarzglasfenster zu vermeiden, die zum Bruch der Kapsel und Dispersion der Radioaktivität im Labor führen könnten. Darüber hinaus kann der Sicherungsring an verschiedenen Positionen eingestellt wird, in einer der Nuten zu diesem Zweck in dem Kolben gebildet, um den Abstand zwischen der Probe und dem Fenster einzustellen. Der Kolben ist außerdem mit einem O-Ring für eine glatte ausgestattet Schiebeder Stange in den Zylinder. Komprimieren des Gases oder der Atmosphäre in dem Zylinder zu vermeiden, während die Stange eingeführt wird, ermöglicht eine Nut in der Innenfläche des Zylinders, die Evakuierung des Gases während des Montagevorgangs. Eine Schraube kann in einem an der Unterseite des Kolbens, um die Stange aus dem Zylinder zu ziehen gebohrt Gewinden befestigt werden. Die Proben können somit nach der allgemeinen zerstörungs Raman-Analyse entfernt werden. Ein zweiter Probenhalter wird entwickelt, um bis zu 20 bar (2) , um die Raman - Analyse unter einer ausgewählten Atmosphäre durchzuführen. Diese hochdruckbeständigen alpha-Strahlung und gasdichte Halterung Raman Probe besteht aus einem Polyetheretherketon (PEEK) Zylinderkörper 44 mm Durchmesser und 65 mm lang, in dem ein 16-mm-Loch in seiner Achse gebohrt. Dieser Teil der Körper einer Kapsel, ist auf einer Seite geschlossen ist mit einem 3 mm dicken, 12,7 mm Durchmesser, eine Welle optisch poliert unbeschichtetem Quarzglas-Fenster durch ein Metall flan gehaltenge fixiert auf dem Kapselkörper durch Schrauben 6. Dichtheit zu erreichen, liegt das Fenster auf einem O-Ring in einem in dem Körper gemacht Nut platziert. Zum Schutz wird das Fenster vor einem direkten Kontakt mit dem Metallflansch, eine Fluoropolymer Elastomerflachdichtung zwischen jedem von ihnen angeordnet. Die andere Seite der Kapsel wird durch eine andere Metallflansch (Kolbenflansch) geschlossen auch mit Schrauben an der Karosserie befestigt. Der Kolbenflansch ist mit einem Kolben ausgestattet, an deren Ende ein Probenhalter (neben dem Fenster) eingeschraubt ist. Knapp unter dem Probenhalter wird der Kolben mit einem O-Ring in einer Nut platziert ausgestattet, die hohe Druckfestigkeit der Kapsel gewährleistet. Der Kolben wird über die gesamte Länge durch eine Kapillare gebohrte gerade nach dem O-Ring endet, die Dichtheit zu gewährleisten. Es ist beabsichtigt, um das Vakuum oder setzen die Probenkammer unter Druck zu pumpen. Die Probe wird auf dem Probenhalter fixiert die gleiche Art und Weise wie zuvor erläutert. Der Kolbenflansch ist mit einem Adapter an ein 6-mm, aus rostfreiem Stahl Gasrohr ausgestattet, umein Ventil für den Gaseinlass oder Vakuumpump zu koppeln. Um den äußeren Teil der Kapseln und der Confinement-System zu verbinden, wo die Probe, ohne gespeichert zu brechen, ist der Einschluss, ein gut etabliertes Transferbeutel Technik verwendet. Diese Technik wird vor allem in der Kernindustrie häufig verwendet, um sicher Proben zwischen zwei getrennten Entbindungen zu übertragen. Der trichterförmige Beutel verwendet hier ist speziell für den Einsatz dieser Technik entwickelt. Auf der Probenhalterseite ist das Beutelende förmige Trichter den geringsten Durchmesser passend mit dem Außendurchmesser der Kapsel. Eine Nut und ein Vorsprung auf der äußeren Oberfläche des Zylinders realisiert, um einen engen O-Ring um den Beutel und hält es an seinem Platz zu installieren, und um den Zylinder zu verhindern, zu weit in den Beutel Schiebt, respectively. Dieses Dokument enthält Angaben über den experimentellen Ansatz, sowie drei repräsentative Beispiel Anwendungen des technik. Ein Beispiel betrifft die Raman-Studie von hochradioaktivem Americium dioxid. Dies ist von besonderem Interesse bei der Untersuchung von An Transmutation in speziellen Kernbrennstoffen bei der Radioaktivität Reduktion von 21 Atommüll langlebiger dem Ziel, 22, 23, 24, aber auch als Ersatz von 238 Pu in Radioisotopengeneratoren für die Stromversorgung von tiefen -Raum Exploration Raumschiff 25. Die Messung dieser hochradioaktivem Material Probe zeigt die Stärke der entwickelten Technik. Das zweite Beispiel befasst sich auch mit einem Material für Transmutations geplant. Es berichtet über eine weitere grundlegende Untersuchung der Raman Merkmale des NPO 2, einschließlich des Einflusses von 17 O - Dotierung, unter Verwendung von drei verschiedenen Anregungswellenlängen und verschiedenen Laserleistungspegeln. Die resultierende Probe Temperatur wurde hier geschätzt, indem die MessVerhältnis zwischen dem Stokes- und Anti-Stokes-Linie Intensitäten mit Hilfe der Spektrometers triple-Konfiguration. Dieser erfolgreiche Test zeigt die instrumentale Flexibilität , die durch diese Technik angeboten wird , und hilft vibronischer Raman - Banden zu identifizieren , die als NpO 2 Fingerabdrücke verwendet werden können. Im letzten Beispiel wurde der vorliegende Ansatz verwendet, um eine Probe aus dem Chernobyl Lava 1986 nach dem Reaktorkernschmelze gebildet genommen Raman abzubilden. Dies zielt auf die Identifizierung der verschiedenen Phasen in dem Material.

<table><tbody><tr><td>(standard) acrylic glass &lt;strong&gt;capsule body&lt;/strong&gt;</td><td>home made</td><td></td><td></td></tr><tr><td>(standard) &lt;strong&gt;UV fused silicate Window&lt;/strong&gt; 20 mm x 2 mm</td><td>Edmund Optics GmbH, Karlsruhe (Germany)</td><td>45464</td><td></td></tr><tr><td>(standard) acrylic glass &lt;strong&gt;Plunger&lt;/strong&gt;</td><td>home made</td><td></td><td></td></tr><tr><td>(standard) fluoropolymer elastomer &lt;strong&gt;sliding O ring&lt;/strong&gt; 10 x 2 mm</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>(standard) &lt;strong&gt;Epoxi resin:&lt;/strong&gt; uhu schnellfest 2k epoxit kleber&amp;nbsp;</td><td>UHU (germany)</td><td>45725</td><td></td></tr><tr><td>(standard) &lt;strong&gt;External circlip&lt;/strong&gt; DIN 471 40 mm</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>(standard) hexagon socket head cap &lt;strong&gt;pull screw&lt;/strong&gt; DIN 912 M4 x 30 mm</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>(standard) aluminum SEM &lt;strong&gt;pin stub mount&lt;/strong&gt;</td><td>Plano GmbH, Wetzlar (Germany)</td><td>G301</td><td></td></tr><tr><td>(standard + high pressure) 1.4301 stainless steal &lt;strong&gt;metal ring slide&lt;/strong&gt; with blocking screw</td><td>home made</td><td></td><td></td></tr><tr><td>(standard + high pressure) &lt;strong&gt;Electrician tape&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>(standard + high pressure) fluoropolymer elastomer &lt;strong&gt;tightening O ring&lt;/strong&gt; 40 x 4 mm</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>(standard + high pressure) &lt;strong&gt;double-sided adhesives tabs&lt;/strong&gt;</td><td>Plano GmbH, Wetzlar (Germany)</td><td>G3347</td><td></td></tr><tr><td>(standard + high pressure) &lt;strong&gt;Funnel-shaped bag&lt;/strong&gt;; Sac PVC 300 &amp;micro; TA Diam 40/185 x 540 mm Tronc conique</td><td>Plastunion, Bondy (France)</td><td>4.123</td><td></td></tr><tr><td>(High pressure) polyether ether ketone &lt;strong&gt;high pressure capsule body&lt;/strong&gt;</td><td>home made</td><td></td><td></td></tr><tr><td>(High pressure) &lt;strong&gt;High pressure capsule window&lt;/strong&gt;: &amp;Oslash;12.7 x 3 mm UVFS Broadband Precision Window, Uncoated</td><td>THORLABS GMBH, Dachau (Germany)</td><td>WG40530</td><td></td></tr><tr><td>(High pressure) &lt;strong&gt;High pressure ball valve&lt;/strong&gt;: K&amp;uuml;kenhahn, Edelstahl, 6 mm Rohrverschraubung, Cv 1,6</td><td>Swagelok, Forst(Germany)</td><td>SS-6P4T-MM</td><td></td></tr><tr><td>(High pressure) 1.4301 stainless steel &lt;strong&gt;sample holder&lt;/strong&gt;</td><td>home made</td><td></td><td></td></tr><tr><td>(High pressure) 1.4301 stainless steel &lt;strong&gt;high pressure plunger&lt;/strong&gt;</td><td>home made</td><td></td><td></td></tr><tr><td>(High pressure) 1.4301 stainless steel &lt;strong&gt;adapter&lt;/strong&gt;</td><td>home made</td><td></td><td></td></tr><tr><td>(High pressure) 1.4301 stainless steel &lt;strong&gt;closing flange&lt;/strong&gt;</td><td>home made</td><td></td><td></td></tr><tr><td>(High pressure) 2 x fluoropolymer elastomer &lt;strong&gt;capsule O ring&lt;/strong&gt; 10*1 mm</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>(High pressure) fluoropolymer elastomer &lt;strong&gt;inlet O Ring&lt;/strong&gt; 6*1 mm</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>(High pressure) 6 x DIN 7991 M4 * 25 mm &lt;strong&gt;bottom sink screw&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>(High pressure) 6 x DIN 7991 M4 * 18 mm &lt;strong&gt;top sink screw&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>(High pressure) &lt;strong&gt;Polyoxymethylen flat ring&lt;/strong&gt; 13/10*1 mm</td><td>home made</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

a novel technique for raman analysis of highly radioactive samples using any standard micro-raman spectrometer

Ein neuer Ansatz für die Raman-Messung von Kernmaterial wird in diesem Papier berichtet. Er besteht aus dem Gehäuse der radioaktiven Probe in einer dichten Kapsel, die das Material von der Atmosphäre isoliert. Die Kapsel kann gegebenenfalls mit einem ausgewählten Gas auf 20 bar unter Druck aufgefüllt werden. Die Mikro-Raman-Messung wird durch einen optischen-grade Quarzfenster durchgeführt. Diese Technik erlaubt eine genaue Raman-Messungen ohne die Notwendigkeit für das Spektrometer in einer alpha-tight Containment eingeschlossen werden. Es erlaubt daher die Verwendung von allen Optionen des Raman-Spektrometers, wie Multi-Wellenlängen-Laseranregung, unterschiedliche Polarisationen und Einfach- oder Dreifach-Spektrometer-Modi. Einige Beispiele von Messungen sind gezeigt und diskutiert. Zunächst einige spektralen Eigenschaften einer hochradioaktiver Americium Oxidprobe (AMO &amp; sub2 ; ) dargestellt. Dann berichten wir über die Raman - Spektren von Neptunium - Oxid (NpO 2) Proben, deren Auslegung stark verbessertvon drei verschiedene Anregungswellenlängen verwendet wird , 17 O - Dotierung und eine Dreifachmodus - Konfiguration , die anti-Stokes - Raman - Linien zu messen. Diese letzte Funktion ermöglicht auch die Abschätzung der Probenoberflächentemperatur. Schließlich werden die Daten, die auf einer Probe von Chernobyl Lava gemessen wurden, in denen Phasen von Raman Kartierung identifiziert sind, gezeigt.

Drei einzigartige und repräsentative Ergebnisse das Potenzial dieses Systems demonstriert werden in diesem Abschnitt berichtet. Diese Messungen wurden mit einem Raman-Spektrometer, ausgestattet mit einem 1,800 Nut-per-mm-Gittern; ein rauscharmer, LN 2 -cooled Symphony CCD - Detektor, ein subtraktiven Vormonochromators (in triple - Modus), die den Zugang zu niedrigeren Wellenzahlen (bis zu 10 cm -1) ermöglicht; und Anti-Stokes-Linien oder Kantenfilter (in Single-Mode), die Blockierung der elastische Laserstreuung von der Probe kommen. Das einfallende Licht wird fokussiert , um einen langen Arbeitsabstand (10,6 mm) unter Verwendung von Ziel, die mit einem 5x10 4 Vergrößerungsfaktor eine 0,5 numerische Apertur verfügt. Das Mikroskopsystem ist mit einem Z-Motor, piezo-basierte Positionierer Bereitstellung schnelle Fokussierung und Langzeitstabilität ausgestattet. Das Umschalten zwischen parallel und Kreuzpolarisationskonfigurationen kann getan werden unter Verwendung voneine λ / 2-Platte für den einfallenden Strahl, mit einer Kombination von λ / 4 und 90 ° Polarisatoren für das zurückgestreute Licht. Das rückgestreute Licht durchläuft einen einstellbaren Raumfilter, es ermöglicht, in der konfokalen Bedingungen zu arbeiten. Die Bühne ist motorisiert sowohl in der X- und Y-Achse, um die automatische Ortszuordnung zu ermöglichen. Anregungsquellen sind Ar + Dauerstrich- (CW) -Laser mit Hauptwellenlängen bei 488 nm und 514,5 nm oder Kr + CW - Laser mit Hauptwellenlängen bei 647 nm und 752 nm. Die Nennausgangsleistung beiden Lasers digital von einigen mW bis zu einigen W eingestellt wird, abhängig von der Wellenlänge. Ein Monochromator oder Bandpassfilter verwenden Hintergrundplasma und sekundäre Emissionslinien zu blockieren. Die Kraft der Probenoberflächen auftreffenden ist an dem Mikroskopobjektiv Ausgang gemessen, um ein kohärentes Strommesser. Unter Verwendung des langen Brenn 50X Ziels und der einzelne Spektrometer - Modus erlaubt eine gute spektrale Auflösung (± 1 cm -1), independent der Oberflächenform, mit einer räumlichen Auflösung von 2 um x 2 um auf der Probenoberfläche. Das Raman - Spektrum von AmO 2 Das Raman - Spektrum von reinem Americium dioxid wurde mit einer niedrigeren Energieanregungsquelle gemessen im Vergleich zu früheren Forschung 28. Es wurde in der Kapsel in atmosphärischer Luft gemessen. Für AmO 2 mit einer fehlerfreien Fluorit - Struktur, prognostizierte Gruppentheorie nur ein Raman - aktiven Modus (T 2 g) 28 auf , die durch acht Sauerstoffanionen in einer kubisch - Umgebung umgab die Schwingung der AmO Bindung einer AM - Kation entspricht. Obwohl die Position von T 2g in UO 2 genau zu sein , etwa 445 cm -1 bekannt ist (trotz kleinen Abweichungen zwischen den Autoren), die von AmO 2 wurde nie eindeutig identifiziert. Abbildung 4 </strong&gt; Zeigt ein typisches Raman - Spektrum von AMO &amp; sub2 ; mit einer Anregungswellenlänge von 647 nm erfaßt. Das gleiche Spektrum wurde von Naji et al aufgezeichnet. 28 und Horlait et al. 29 in früheren Studien von Americium Oxiden. Es zeichnet sich durch eine breite, asymmetrische Band dominiert zentriert bei ~ 380 cm -1 und vorläufig zu einer Sauerstoff Streckbewegung in der Fluorit - Struktur zurückzuführen. Der Grund, warum dieser Modus bei ziemlich niedrigen Frequenzen im Vergleich zu den anderen Aktiniden dioxide beobachtet wird, ist nach wie vor umstritten. Es ist möglich , dass diese Verschiebung aufgrund der Photoreduktion von AMO &amp; sub2 ; bis Am 2 O 3 + z durch den Anregungslaser Phononen, wie kürzlich von Naji vorgeschlagen et al. 27. Dies wäre ein Effekt mit dem sehr hohen Sauerstoffpotential von AmO 2 konsistent sein. Um diesen Punkt weiter zu klären, Raman-Messungenunter hohem Sauerstoffdruck in der modifizierten Einrichtung wird in Abbildung 2 gezeigt , hergestellt. Das Raman - Spektrum von NpO 2 Die aktuelle Technik hat auch die Raman - Merkmale von Neptunium dioxid (NPO 2) unter Verwendung von drei verschiedenen Anregungsquellen, mit einfallenden Photonenenergien von 647 nm, 514 nm und 488 nm bzw. 30 zu untersuchen , verwendet worden. Das asymmetrische Profil der T 2g Band in NpO 2 wird sondiert wurde. Zusätzlich wurde analysiert , um eine 17 - O-angereicherte NPO 2 Probe (30% Anreicherung) Schwingungs- und elektronische Beiträge zu dem Raman - Spektrum 30 zu unterscheiden. Die Temperatur an der Probenoberfläche wurde durch Messung der Stokes- und Anti-Stokes - Linie T 2g Intensitätsverhältnis von NPO 2 unter Verwendung von Bose-Einstein st bestimmtatistics (Figur 6, oben und Mitte). Unsere Ergebnisse zeigen deutlich, zum ersten Mal die Existenz eines sekundären Modus bei ~ 431 cm - 1 (Figuren 5b, 5d und 6, unten), eine Low-Wellenzahl Asymmetrie in der T 2 g peak (5c) induziert, die eine Signatur des NPO 2 Gitters. Aus der Isotopen shift (5d), Laser - Energieabhängigkeit und Temperaturverhalten der Raman - Intensität (Figur 6, unten), haben wir gezeigt , daß diese Art von einem Band mit einem elektronischen Ursprung entsteht. Wir schlagen vor, dass es mit der bloßen, entkoppelt Kristallfeldebene durch den theoretischen gebundenen Zustand vorhergesagt entspricht. Raman-Analyse von Tschernobyl Lava während ter Chernobyl Unfall, die Wechselwirkung zwischen den Hochtemperatur-Brennstoffzellen (bis zu 2.600 ° C), die zerstörten Brennstoffabdeckfläche und die Silikatmaterialien (Beton, Sand und Serpentinit) fiel in den Reaktor führte zur Bildung einer Art von Lava genannt Corium. Flüssiges Corium flog in den Keller der Anlage durch die Abgabe Korridore. Die ersten Proben dieser Lava wurden im Jahr 1987 mit Hilfe eines AK47 Maschinengewehres gesammelt wegen der hohen Aktivität und die starken mechanischen Eigenschaften des Corium. 1990 hydrothermalen Veränderungen und Zerfall der Lava wurden mit der Bildung von Uranyl artigen Sekundärphasen beobachtet. Einige dieser Tschernobyl Lava-Proben wurden für mehrere Analysen zu GFS-Karlsruhe vom Khlopin Radium-Institut zur Verfügung gestellt. Mehrere Raman-Messungen wurden an verschiedenen geschliffenen und polierten Oberflächen von Chernobyl Corium Proben durchgeführt. All diese Messungen wurden mit SEM-EDX Daten gekoppelt, um die elementare Zusammensetzung zu identifizieren, und die Phasen, die auf derOberfläche. Abbildung 7 zeigt ein optisches Bild von einer repräsentativen Probe unterschiedlicher Phase „Flecken“ aufweist , die Raman - Spektroskopie untersucht wurden unter Verwendung von . 8 zeigt die Raman - Spektren von Flecken erhalten 1, 2 und 3 in der 7. Die Spektren entsprechen 2 Gläser SiO: (U, Zr) SiO 4, Usio x und (U, Zr) O x, respectively. Diese Phasen wurden entweder aus der direkten Interaktion der Ummantelung mit dem Kernbrennstoff gebildet wird und dann als Xenocrysts in der Schmelze oder transportiert wurden aus der Silikatschmelze während des Transports und Kühlen kristallisierte. <img alt="Abbildung 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/54889/54889fig1.jpg" /> Abbildung 1: Schematische Darstellung der Standardkapsel. Die Kapsel besteht im wesentlichen aus dem geschlossenen Acrylglas<html> s Kapselkörper mit einem Quarzglasfenster auf der einen Seite und auf der gegenüberliegenden Seite der Plunger Halten der Stiftstummel an dem montieren die Probe mit Hilfe der Klebelasche befestigt ist. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54889/54889fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54889/54889fig1large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/54889/54889fig2.jpg" /> Abbildung 2: Schematische Darstellung des Hochdruckkapsel. Die Kapsel besteht im wesentlichen aus einem PEEK Kapselkörper auf einer Seite mit einem Quarzglasfenster mit Hilfe eines verschraubten Flansch verschlossen. Auf der anderen Seite unterstützt der Kolbenflansch der Probenhalter, auf das die Probe mit Hilfe des Klebestreifens befestigt ist. Diese Kapsel ist mit einem Kugelventil ausgestattet, um die Kapsel mit Gas zu evakuieren oder zu füllen.et = „_ blank“&gt; Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen. <img alt="Abbildung 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/54889/54889fig3.jpg" /> Abbildung 3: Photo der auf dem Mikroskoptisch plaziert Kapsel. Die Kapsel wird mit Hilfe eines Metall-Ring-Adapter auf der Bühne fixiert ist. In diesem Beispiel wird ein 647-nm (rot) Laserstrahl als Anregungsquelle durch ein 50X langes Brennstrecken - Ziel für die Messung von geringer Aktivität (U, Np) O 2 Proben (einige Fragmente durch die Kapsel gesehen werden können Fenster). <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54889/54889fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54889/54889fig3large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Abbildung 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/54889/54889fig4.jpg" /> Abbildung 4: Raman - Spektren von AMO &amp; sub2 ; in dem Standard - C gemessen ,apsule. Die Raman - Spektren von AMO &amp; sub2 ; in den Standard- und Hochdruck - Kapseln unter N 2 bei Normaldruck und 15 bar O 2, jeweils gemessen. Das Raman - Spektrum zeigt den intensiven Modus bei ~ 380 cm -1, die eine Unterschrift reduziert ist AmO 2. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54889/54889fig4large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54889/54889fig4large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Abbildung 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/54889/54889fig5.jpg" /> Abbildung 5: Das Raman - Spektrum von NPO 2 bei verschiedenen Energien gemessen und Peak-Entfaltungsanalyse unterworfen. a) Raman - Spektrum von Np 16 O 2 bei verschiedenen Energien. b) Die T 2g Band von Np 16 O 2 bei 2,41 eV gemessen. Peakfit und Entfaltungs zeigen die Anwesenheit eines einW eitere Peak bei 441 cm -1. c) Vergleich der T 2 g Np 16 O 2 bei verschiedenen Energien gemessen. d) Vergleich der T 2 g Np 16 O 2 und Np 17 O 2 bei 2,41 eV gemessen. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54889/54889fig5large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54889/54889fig5large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Abbildung 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/54889/54889fig6.jpg" /> Abbildung 6: Zusammenfassung der NPO 2 Temperaturmessungen und Ergebnisse. Oben: Stokes- und Anti-Stokes - Spektren von Np 16 O 2 bei verschiedenen Laserbestrahlungsleistungspegel gemessen. Mitte: Temperatur Probenoberfläche bestimmt von Bose-Einstein - Statistik zu den Stokes / Anti-Stokes - T 2g Peakverhältnisse als Funktion des Laser Einstr Anwendung<html> iation Macht. Unten: Die Intensität des Peaks bei 431 cm -1 in Abhängigkeit von der berechneten Temperatur. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54889/54889fig6large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54889/54889fig6large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Abbildung 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/54889/54889fig7.jpg" /> Abbildung 7: Bild der Chernobyl Lava Probe mit den Positionen der Meßpunkte Raman. Die Probe besteht aus einem 1 mm dicken Objektträgern von ungefähr 10 mm x 5 mm in einem Stück Lava schneiden. Verschiedene Einschlüsse in der dunklen Masse des Glases zu sehen sind; drei von ihnen wurden als Beispiele ausgewählt. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54889/54889fig7large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54889/54889fig7large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> es / ftp_upload / 54889 / 54889fig8.jpg“/&gt; Abbildung 8: Raman - Spektrum der verschiedenen in Figur 7 identifiziert Phasen. Die Raman - Spektren von Spots 1, 2 und 3 von Figur 7 erhalten wird . Sie entsprechen den Gläsern Silikat: (U, Zr) SiO 4, Usio x und (U, Zr) O x, respectively. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54889/54889fig8large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54889/54889fig8large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a>

Watch this Scientific Journal Video about A Novel Technique for Raman Analysis of Highly Radioactive Samples Using Any Standard Micro-Raman Spectrometer at JoVE.com

A Novel Technique for Raman Analysis of Highly Radioactive Samples Using Any Standard Micro-Raman Spectrometer

Wir stellen eine Technik für die Raman-Spektroskopie-Analyse von hochradioaktivem Proben kompatibel mit jedem Standard-Mikro-Raman-Spektrometer, ohne radioaktive Kontamination des Instruments. Wir zeigen Ihnen auch einige Anwendungen Aktinidverbindungen und bestrahlten Brennelementen Materialien.

Eine neue Technik für die Raman-Analyse von hochradioaktivem Proben jeden Standard Micro-Raman-Spektrometers

A novel approach for the Raman measurement of nuclear materials is reported in this paper. It consists of the enclosure of the radioactive sample in a ...

a-novel-technique-for-raman-analysis-highly-radioactive-samples-using

Universidad de Cartagena UDEC

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Analytical Chemistry

Chemistry

Unit 1

Molecular Vibrational Spectroscopy

SCIENTISTS IN ACTION

12.7K Aufrufe.  Joint Research Centre (JRC).  Wir stellen eine Technik für die Raman-Spektroskopie-Analyse von hochradioaktivem Proben kompatibel mit jedem Standard-Mikro-Raman-Spektrometer, ohne radioaktive Kontamination des Instruments. Wir zeigen Ihnen auch einige Anwendungen Aktinidverbindungen und bestrahlten Brennelementen Materialien. 

Serie: A Novel Technique for Raman Analysis of Highly Radioactive Samples Using Any Standard Micro-Raman Spectrometer

Rejection of Fluorescence Background in Resonance and Spontaneous Raman Microspectroscopy

Raman spectroscopy is often plagued by a strong fluorescent background, particularly for biological samples. If a sample is excited with a train of ultrafast pulses, a system that can temporally separate spectrally overlapping signals on a picosecond timescale can isolate promptly arriving Raman scattered light from late-arriving fluorescence light. Here we discuss the construction and operation of a complex nonlinear optical system that uses all-optical switching in the form of a low-power optical Kerr gate to isolate Raman and fluorescence signals. A single 808 nm laser with 2.4 W of average power and 80 MHz repetition rate is split, with approximately 200 mW of 808 nm light being converted to &lt; 5 mW of 404 nm light sent to the sample to excite Raman scattering. The remaining unconverted 808 nm light is then sent to a nonlinear medium where it acts as the pump for the all-optical shutter. The shutter opens and closes in 800 fs with a peak efficiency of approximately 5%. Using this system we are able to successfully separate Raman and fluorescence signals at an 80 MHz repetition rate using pulse energies and average powers that remain biologically safe. Because the system has no spare capacity in terms of optical power, we detail several design and alignment considerations that aid in maximizing the throughput of the system. We also discuss our protocol for obtaining the spatial and temporal overlap of the signal and pump beams within the Kerr medium, as well as a detailed protocol for spectral acquisition. Finally, we report a few representative results of Raman spectra obtained in the presence of strong fluorescence using our time-gating system.

We discuss the construction and operation of a complex nonlinear optical
system that uses ultrafast all-optical switching to isolate Raman from fluorescence
signals. Using this system we are able to successfully separate Raman and fluorescence
signals utilizing pulse energies and average powers that remain biologically safe.

Ablehnung des Fluorescence Resonance Hintergrund in und Spontane Raman Mikrospektroskopie

Raman spectroscopy is often plagued by a strong fluorescent background, particularly for biological samples. If a sample is excited with a train of ...

Forschung

Biotechnik

Real-time Monitoring of Reactions Performed Using Continuous-flow Processing: The Preparation of 3-Acetylcoumarin as an Example

By using inline monitoring, it is possible to optimize reactions performed using continuous-flow processing in a simple and rapid way. It is also possible to ensure consistent product quality over time using this technique. We here show how to interface a commercially available flow unit with a Raman spectrometer. The Raman flow cell is placed after the back-pressure regulator, meaning that it can be operated at atmospheric pressure. In addition, the fact that the product stream passes through a length of tubing before entering the flow cell means that the material is at RT. It is important that the spectra are acquired under isothermal conditions since Raman signal intensity is temperature dependent. Having assembled the apparatus, we then show how to monitor a chemical reaction, the piperidine-catalyzed synthesis of 3-acetylcoumarin from salicylaldehyde and ethyl acetoacetate being used as an example. The reaction can be performed over a range of flow rates and temperatures, the in-situ monitoring tool being used to optimize conditions simply and easily.

Real-time monitoring allows for fast optimization of reactions performed using continuous-flow processing. Here the preparation of 3-acetylcoumarin is used as an example. The apparatus for performing in-situ Raman monitoring is described, as are the steps required to optimize the reaction.

Echtzeit-Überwachung von Reaktionen durchgeführt mit Continuous-Flow-Verarbeitung: Die Herstellung von 3-Acetylcoumarin als Beispiel

By using inline monitoring, it is possible to optimize reactions performed using continuous-flow processing in a simple and rapid way. It is also possible ...

Chemie

Non-contact, Label-free Monitoring of Cells and Extracellular Matrix using Raman Spectroscopy

Non-destructive, non-contact and label-free technologies to monitor cell and tissue cultures are needed in the field of biomedical research.1-5 However, currently available routine methods require processing steps and alter sample integrity. Raman spectroscopy is a fast method that enables the measurement of biological samples without the need for further processing steps. This laser-based technology detects the inelastic scattering of monochromatic light.6 As every chemical vibration is assigned to a specific Raman band (wavenumber in cm-1), each biological sample features a typical spectral pattern due to their inherent biochemical composition.7-9 Within Raman spectra, the peak intensities correlate with the amount of the present molecular bonds.1 Similarities and differences of the spectral data sets can be detected by employing a multivariate analysis (e.g. principal component analysis (PCA)).10
Here, we perform Raman spectroscopy of living cells and native tissues. Cells are either seeded on glass bottom dishes or kept in suspension under normal cell culture conditions (37 &deg;C, 5% CO2) before measurement. Native tissues are dissected and stored in phosphate buffered saline (PBS) at 4 &deg;C prior measurements. Depending on our experimental set up, we then either focused on the cell nucleus or extracellular matrix (ECM) proteins such as elastin and collagen. For all studies, a minimum of 30 cells or 30 random points of interest within the ECM are measured. Data processing steps included background subtraction and normalization.

Raman spectroscopy is a suitable technique for the non-contact, label-free analysis of living cells, tissue-engineered constructs and native tissues. Source-specific spectral fingerprints can be generated and analyzed using multivariate analysis.

Berührungslose, Label-freie Überwachung von Zellen und extrazellulären Matrix mittels Raman-Spektroskopie

Non-destructive, non-contact and label-free technologies to monitor cell and tissue cultures are needed in the field of biomedical research.1-5 However, ...

Resonance Raman Spectroscopy of Extreme Nanowires and Other 1D Systems

This paper briefly describes how nanowires with diameters corresponding to 1 to 5 atoms can be produced by melting a range of inorganic solids in the presence of carbon nanotubes. These nanowires are extreme in the sense that they are the limit of miniaturization of nanowires and their behavior is not always a simple extrapolation of the behavior of larger nanowires as their diameter decreases. The paper then describes the methods required to obtain Raman spectra from extreme nanowires and the fact that due to the van Hove singularities that 1D systems exhibit in their optical density of states, that determining the correct choice of photon excitation energy is critical. It describes the techniques required to determine the photon energy dependence of the resonances observed in Raman spectroscopy of 1D systems and in particular how to obtain measurements of Raman cross-sections with better than 8% noise and measure the variation in the resonance as a function of sample temperature. The paper describes the importance of ensuring that the Raman scattering is linearly proportional to the intensity of the laser excitation intensity. It also describes how to use the polarization dependence of the Raman scattering to separate Raman scattering of the encapsulated 1D systems from those of other extraneous components in any sample.

The paper describes a method for producing extreme nanowires by melt infiltration into carbon nanotubes and how 1D systems may be characterized and investigated using Resonance Raman Spectroscopy to determine vibrational and optical excitation energies.

Resonanz-Raman-Spektroskopie von Extreme Nanodrähte und andere 1D-Systeme

This paper briefly describes how nanowires with diameters corresponding to 1 to 5 atoms can be produced by melting a range of inorganic solids in the ...

Ingenieurwesen

In Situ Detection and Single Cell Quantification of Metal Oxide Nanoparticles Using Nuclear Microprobe Analysis

Micro-analytical techniques based on chemical element imaging enable the localization and quantification of chemical composition at the cellular level. They offer new possibilities for the characterization of living systems and are particularly appropriate for detecting, localizing and quantifying the presence of metal oxide nanoparticles both in biological specimens and the environment. Indeed, these techniques all meet relevant requirements in terms of (i) sensitivity (from 1 up to 10 &#181;g.g-1 of dry mass), (ii) micrometer range spatial resolution, and (iii) multi-element detection. Given these characteristics, microbeam chemical element imaging can powerfully complement routine imaging techniques such as optical and fluorescence microscopy. This protocol describes how to perform a nuclear microprobe analysis on cultured cells (U2OS) exposed to titanium dioxide nanoparticles. Cells must grow on and be exposed directly in a specially designed sample holder used on the optical microscope and in the nuclear microprobe analysis stages. Plunge-freeze cryogenic fixation of the samples preserves both the cellular organization and the chemical element distribution. Simultaneous nuclear microprobe analysis (scanning transmission ion microscopy, Rutherford backscattering spectrometry and particle induced X-ray emission) performed on the sample provides information about the cellular density, the local distribution of the chemical elements, as well as the cellular content of nanoparticles. There is a growing need for such analytical tools within biology, especially in the emerging context of Nanotoxicology and Nanomedicine for which our comprehension of the interactions between nanoparticles and biological samples must be deepened. In particular, as nuclear microprobe analysis does not require nanoparticles to be labelled, nanoparticle abundances are quantifiable down to the individual cell level in a cell population, independently of their surface state.

In Situ Detection and Single Cell Quantification of Metal Oxide Nanoparticles Using Nuclear Microprobe Analysis

We describe a procedure for the detection of chemical elements present in situ in human cells as well as their in vitro quantification. The method is well-suited to any cell type and is particularly useful for quantitative chemical analyses in single cells following in vitro metal oxide nanoparticles exposure.

In Situ Erkennung und Quantifizierung der einzelnen Zelle von Metall-Oxid-Nanopartikel mit nuklearen Mikrosonde Analyse

Micro-analytical techniques based on chemical element imaging enable the localization and quantification of chemical composition at the cellular level. ...

Automated 90Sr Separation and Preconcentration in a Lab-on-Valve System at Ppq Level

A quick, automated and portable system for the separation and determination of radiostrontium in aqueous samples, using Sr-resin and multi sequential flow injection analysis, has been developed. The concentrations of radioactive strontium were determined by flow scintillation counting, allowing for on-line and also on-site determination. The proposed system can determine radioactive strontium at industrial relevant levels without further modification using overall analysis time of less than 10 min per aqueous sample. The limit of the detection is 320 fg&#183;g-1 (1.7 Bq/g).

Automated 90Sr Separation and Preconcentration in a Lab-on-Valve System at Ppq Level

Here, we present the portable autoRAD platform for quick radiometric separation and determination of 90Sr, an important fission product highly pertinent to nuclear waste.

Automatisierte 90Sr Trennung und Anreicherung in einem Labor-Valve System auf Ppq-Ebene

A quick, automated and portable system for the separation and determination of radiostrontium in aqueous samples, using Sr-resin and multi sequential flow ...

An Integrated Raman Spectroscopy and Mass Spectrometry Platform to Study Single-Cell Drug Uptake, Metabolism, and Effects

Cells are known to be inherently heterogeneous in their responses to drugs. Therefore, it is essential that single-cell heterogeneity is accounted for in drug discovery studies. This can be achieved by accurately measuring the plethora of cellular interactions between a cell and drug at the single-cell level (i.e., drug uptake, metabolism, and effect). This paper describes a single-cell Raman spectroscopy and mass spectrometry (MS) platform to monitor metabolic changes of cells in response to drugs. Using this platform, metabolic changes in response to the drug can be measured by Raman spectroscopy, while the drug and its metabolite can be quantified using mass spectrometry in the same cell. The results suggest that it is possible to access information about drug uptake, metabolism, and response at a single-cell level.

This protocol presents an integrated Raman spectroscopy-mass spectrometry (MS) platform that is capable of achieving single-cell resolution. Raman spectroscopy can be used to study cellular response to drugs, while MS can be used for targeted and quantitative analysis of drug uptake and metabolism.

Eine integrierte Raman-Spektroskopie- und Massenspektrometrie-Plattform zur Untersuchung der Aufnahme von Einzelzellen-Medikamenten, des Stoffwechsels und der Effekte

Cells are known to be inherently heterogeneous in their responses to drugs. Therefore, it is essential that single-cell heterogeneity is accounted for in ...

Biochemie

Implementation of a Nonlinear Microscope Based on Stimulated Raman Scattering

Stimulated Raman scattering (SRS) microscopy uses near-infrared excitation light; therefore, it shares many multi-photon microscopic imaging properties. SRS imaging modality can be obtained using commercial laser-scanning microscopes by equipping with a non-descanned forward detector with proper bandpass filters and lock-in amplifier (LIA) detection scheme. A schematic layout of a typical SRS microscope includes the following: two pulsed laser beams, (i.e., the pump and probe directed in a scanning microscope), which must be overlapped in both space and time at the image plane, then focused by a microscope objective into the sample through two scanning mirrors (SMs), which raster the focal spot across an x-y plane. After interaction with the sample, transmitted output pulses are collected by an upper objective and measured by a forward detection system inserted in an inverted microscope. Pump pulses are removed by a stack of optical filters, whereas the probe pulses that are the result of the SRS process occurring in the focal volume of the specimen are measured by a photodiode (PD). The readout of the PD is demodulated by the LIA to extract the modulation depth. A two-dimensional (2D) image is obtained by synchronizing the forward detection unit with the microscope scanning unit. In this paper, the implementation of an SRS microscope is described and successfully demonstrated, as well as the reporting of label-free images of polystyrene beads with diameters of 3 &#181;m. It is worth noting that SRS microscopes are not commercially available, so in order to take advantage of these characteristics, the homemade construction is the only option. Since SRS microscopy is becoming popular in many fields, it is believed that this careful description of the SRS microscope implementation can be very useful for the scientific community.

In this manuscript, the implementation of a stimulated Raman scattering (SRS) microscope, obtained by the integration of an SRS experimental set-up with a laser scanning microscope, is described. The SRS microscope is based on two femtosecond (fs) laser sources, a Ti-Sapphire (Ti:Sa) and synchronized optical parametric oscillator (OPO).

Implementierung eines nichtlinearen Mikroskops auf Basis der stimulierten Raman-Streuung

Stimulated Raman scattering (SRS) microscopy uses near-infrared excitation light; therefore, it shares many multi-photon microscopic imaging properties. ...

Raman Spectroscopy for Chemical Analysis

Source: Laboratory of Dr. Ryoichi Ishihara &#8212; Delft University of Technology
Raman spectroscopy is a technique for analyzing vibrational and other low frequency modes in a system. In chemistry it is used to identify molecules by their Raman fingerprint. In solid-state physics it is used to characterize materials, and more specifically to investigate their crystal structure or crystallinity. Compared to other techniques for investigating the crystal structure (e.g. transmission electron microscope and x-ray diffraction) Raman micro-spectroscopy is non-destructive, generally requires no sample preparation, and can be performed on small sample volumes.
For performing Raman spectroscopy a monochromatic laser is shone on a sample. If required the sample can be coated by a transparent layer which is not Raman active (e.g., SiO2) or placed in DI water. The electromagnetic radiation (typically in the near infrared, visible, or near ultraviolet range) emitted from the sample is collected, the laser wavelength is filtered out (e.g., by a notch or bandpass filter), and the resulting light is sent through a monochromator (e.g., a grating) to a CCD detector. Using this, the inelastic scattered light, originating from Raman scattering, can be captured and used to construct the Raman spectrum of the sample.
In the case of Raman micro-spectroscopy the light passes through a microscope before reaching the sample, allowing it to be focused on an area as small as 1 &#181;m2. This allows accurate mapping of a sample, or confocal microscopy in order to investigate stacks of layers. Care has to be taken, however, that the small and intense laser spot does not damage the sample.
In this video we will briefly explain the procedure for obtaining a Raman spectra, and an example of a Raman spectrum captured from carbon nanotubes will be given.

Raman-Spektroskopie für die chemische Analyse

Source: Laboratory of Dr. Ryoichi Ishihara &#8212; Delft University of Technology
Raman spectroscopy is a technique for analyzing vibrational and other ...

Lehre

JoVE Science Education

Grundlagen der analytischen Chemie

Raman Spectroscopy: Overview

The underlying principle of Raman spectroscopy is based on the interaction between light and matter, specifically molecules&#39; inelastic scattering of photons. When a monochromatic beam of light, typically from a laser source, interacts with a sample, most scattered light has the same frequency as the incident light. This is known as Rayleigh scattering.
However, a small fraction of the scattered light exhibits a frequency shift due to the exchange of energy between the incident photons and the vibrational energy levels of the molecules in the sample. This phenomenon is called Raman Scattering.
To obtain Raman spectra, the sample is irradiated with a monochromatic beam of laser light. The scattered radiation is collected at a suitable angle (usually 180&#176;) using a spectrometer equipped with a sensitive detector. The measurement of the frequency-shifted scattered light as a function of wavelength or wavenumber provides the sample&#39;s Raman spectrum.
Resonance Raman scattering occurs when the excitation wavelength is close to an electronic transition of the molecule. This enhances the Raman scattering intensity, making it easier to detect even weak signals. However, choosing an appropriate excitation wavelength is crucial to avoid fluorescence interference, which can overwhelm the Raman signal. In many cases, near-infrared or visible lasers are used to minimize fluorescence.
When a molecule absorbs a photon, it is temporarily elevated to a virtual energy level. This virtual state is short-lived, and the molecule quickly returns to a vibrational energy level by emitting a photon. The difference in energy between the incident and emitted photons corresponds to the molecule&#39;s vibrational energy levels.
There are two types of Raman scattering: Stokes and anti-Stokes. In Stokes scattering, the emitted photon has lower energy (longer wavelength) than the incident photon, while in anti-Stokes scattering, the emitted photon has higher energy (shorter wavelength).
The frequency shifts of the inelastically scattered radiation correspond to the vibrational frequency of the molecule. By analyzing these frequency shifts, valuable information about the molecular structure and chemical composition of the sample can be obtained.
Raman spectra are typically presented as plots of intensity versus wavenumber (reciprocal of wavelength). The peaks in the spectrum represent specific vibrational modes of the molecules in the sample, providing a unique &#34;fingerprint&#34; for identification.
Consider a sample of carbon tetrachloride. Both Stokes and anti-Stokes scattering will occur when irradiated with a monochromatic laser. The intensity of the Stokes signal will be stronger than the anti-Stokes signal, as the population of molecules in the ground vibrational state is higher than those in the excited state at room temperature.
Vibrational modes can be identified by analyzing the Raman spectrum of carbon tetrachloride. The frequency shifts associated with these vibrational modes provide valuable information about the molecule&#39;s chemical composition and bonding.

Raman-Spektroskopie: Übersicht

The underlying principle of Raman spectroscopy is based on the interaction between light and matter, specifically molecules&#39; inelastic scattering of ...