随着扫描探针显微镜(SPM)在二十世纪八十年代的出现,大气环境中的纳米尺度成像成为了可能。显微拉曼成像光谱技术使材料表面各种物理特性的表征得以快速持续的发展,然而如何实现纳米尺度的的化学结构表征仍是一项挑战。
显微拉曼成像光谱为分子结构和化学组分分析提供了有效的解决方案,广泛应用于材料科学和生命科学领域。但是这种方法的空间分辨率在很大程度上受限于光学衍射限。
因此,显微拉曼成像光谱将这两种技术结合是富吸引力和挑战性的,我们进入纳米光学的世界。在该领域,HORIBAScientific通过几十年的经验积累和努力,开发了一套HORIBANANORaman的整体解决方案,使其成为一个通用且功能强大、使用简便、快速可靠的分析工具。
一、重要特征
1、多种样品分析平台
高分辨样品扫描器,扫描样品面积从纳米尺寸至样品台限
2、简便易操作
全自动操作,大缩短了测试时间
3、真共聚焦
高空间分辨率,自动成像平台,多种显微镜可视观察系统
4、高灵敏度
多只有三面反射镜,灵敏度和光通量得到大提高,提高设备稳定性
5、高光谱分辨率
多光栅自动切换,宽的光谱范围用于拉曼和PL测试
6、纳米尺度空间分辨率
通过针尖增加拉曼光谱(TERS)成像,实现10nm的空间分辨率
7、多种测试模式/多种环境
多种SPM模式,包括AFM、导电AFM、开尔文、STM模式,可以子在液体和电化学环境下测试,通过TERS和TEPL技术,可同时获得化学信息成像通过一台电脑即可控制及使所有功能。另外,SPM和光谱仪也可以单独控制使用
8、稳定性
采用新一代50KHz高频调制SPM扫描器,远离生活噪声,具有高信噪比和稳定性
9、灵活性
具有顶部、底部、侧向等多个方向拉曼探测能力,满足各方面应用研究需求
二、强有力的的物理、化学结构表征工具
1、HORIBANANORaman显微共焦拉曼光谱功能强大
·可同时进行SPM和拉曼光谱测试
·顶部和侧向均可使用高数值孔径×100物镜,使得同区域测量能获得更高的空间分辨率,针尖增强拉曼(TERS)具有高的信号收集效率
·通过SWIFTXS和EMCCD探测器可以实现高通量信号收集能力和快速扫描速度
·宽光谱范围:从深紫外到近红外
·可选配HORIBA拉曼光谱仪系统以获得高光谱性能
2、操作简单、快速!
·一键完成“悬臂梁-参考激光”对准及调谐频率优化,无需手动调整
·换针尖时无需移动样品,换完针尖后还能很容易回到原来样品位置
·通过物镜扫描器自动完成拉曼激光与TERS针尖耦合
·通过一台电脑即可*控制
三、操作简单的TERS系统
1、稳定的AFM-TERS针尖
拉曼和扫描探针显微镜可以偶联成为一套系统,同OmniTM型号的TERS探针,可同时获取样品表面形貌和TERS光谱。
HORIBANanoRaman系统结合OmniTM的TERS针尖提供了理想的增强方案。
·适用不同方向的TERS耦合:顶部、侧向和底部
·多层结构:针尖优化小化的减少硅衬底中光谱干扰
·惰性气体包装延长针尖的使用寿命
·具有特殊保护层的Ag针尖能够防止大气环境下氧化
2、如何实现TERS
在TERS系统,拉曼激光1聚焦到镀有金或银的针尖尖头2,选择合适的激发波长,在针尖十几纳米附近产生局域等离子体共振效应3,拉曼信号强度和局域电场成正比,增强的热点和样品接近就会大地增强样品的拉曼信号,达到105或者1064。
3、什么是同区域成像
拉曼和扫描探针显微镜可以偶联成为一套系统,同区域成像测试是在同一个区域内同时或者连续获得AFM图和拉曼成像图。
AFM和其他的SPM技术如STM,音叉模式(正交力和剪切力)可以提供表面形貌,力学性能,热学性能,电学和磁学性能以及分子分辨率测试,另一方面共焦拉曼光谱和成像提供材料的化学信息,受到空间分辨率的限制。
4、可验证的TERS样品
HORIBA提供一系列的测试样品包括单壁碳纳米管和氧化石墨烯,适当的分散可以做TERS成像。样品用来展示AFM的分子分辨率,通过TERS成像展示20nm的空间分辨率。
四、集成化软件——一个软件控制HORIBANANORaman的数据采集
·集成化软件:一个软件即可控制HORIBANANORaman整个平台(包括单独AFM、拉曼、光致发光、同区域成像测试和TERS)
·强大的Labspec6软件:集成多变量分析模块,一键完成PCA,MCR,HCA,DCA分析
·Spec-top成像模式:Spec-top为*的轻敲模式,根据设置的步进轻敲样品,这样既保留了针尖的尖锐度,也提高了TERS信号的放大倍数。
·Dual-spec模式:Dual-spec可以同时获得近场增强信号和远场拉曼信号,基于差谱的方法扣除远场拉曼信号,获得高空间分辨率的TERS成像图
多变量分析:全矩形扫描区域会消耗大量时间,可以在AFM图上选择不规则区域来做成像
·曲线图:力曲线测试反映材料的硬度或者吸附力分布,力学常数