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NTEGRA Spectra II

多功能自動(dòng)化的AFM-Raman-TERS和SNOM系統(tǒng)

主要特點(diǎn):

o多功能高性能原子力顯微鏡

o可從頂部，側(cè)面和底部引入光路進(jìn)行近場(chǎng)光學(xué)、拉曼和TERS測(cè)試

o靈活的光路設(shè)計(jì)可以進(jìn)行激發(fā)/收集測(cè)試

o全自動(dòng)的激光-懸臂-位置接收器調(diào)節(jié)

o友好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得更換原子力顯微鏡激光光路模塊非常便捷

o更換物鏡非常方便

o可集成IR s-SNOM (可選)

自1998年以來(lái)，NT-MDT已成功的將原子力顯微鏡與光學(xué)顯微鏡和光譜技術(shù)相結(jié)合，支持30多種基本和高級(jí)的原子力顯微鏡模式，包括Hybrid Mode^TM模式，能提供關(guān)于樣品表面物理特性的廣泛信息。原子力顯微鏡與共焦拉曼/熒光顯微鏡的集成更能進(jìn)一步提供有關(guān)樣品的*廣泛的附加信息。

在同一樣品區(qū)同時(shí)進(jìn)行原子力顯微鏡（AFM）和拉曼（Raman）測(cè)量提供了有關(guān)樣品物理性質(zhì)（AFM）和化學(xué)成分（Raman）的補(bǔ)充信息。

NTEGRA Spectra II在針尖增強(qiáng)拉曼散射（TERS）的幫助下，可以進(jìn)行具有納米尺度分辨率的光譜/顯微術(shù)。特別制備的原子力顯微鏡探針（納米天線）可用于增強(qiáng)和局域化探針尖端附近納米尺度區(qū)域的光信號(hào)。

這種納米天線作為光的“納米源”，提供了分辨率小于衍射極限（可達(dá)10 nm）的光學(xué)成像的可能性。掃描近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡（SNOM）是另一種獲得光學(xué)活性樣品的光學(xué)和光譜圖像的方法，其分辨率受探針孔徑大?。?/span>~100 nm）的限制。

TERS激發(fā)/檢測(cè)配置

孔徑式掃描近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡

應(yīng)用

o光學(xué)器件特性：半導(dǎo)體激光器，光纖，波導(dǎo)，等離子體器件

o細(xì)胞組織、DNA、病毒和其他生物物體的研究

o化學(xué)反應(yīng)控制

o石墨烯、碳納米管和其他碳材料

o半導(dǎo)體器件

o納米管、納米線、量子點(diǎn)和其他納米材料

o高聚物

由于所有的步進(jìn)運(yùn)動(dòng)器與光學(xué)圖像耦合在一起，接下來(lái)提供自動(dòng)對(duì)焦、快速一擊懸臂對(duì)齊、全景光學(xué)視圖和5×5mm范圍內(nèi)的多次掃描

Graphene flakes 30x30 umNi foil 20x20 um

PC-PVAC film 30x30 umMoO₃ 30x30 um

完全自動(dòng)化

原子力顯微鏡提供電動(dòng)樣品定位和集成高分辨率光學(xué)顯微鏡定位、電動(dòng)連續(xù)變焦和光學(xué)顯微鏡聚焦。強(qiáng)大的Nova Px軟件算法消除了光學(xué)顯微鏡和原子力顯微鏡之間的差距，提供了從全景光學(xué)視圖到原子分辨的連續(xù)縮放。

由于所有的步進(jìn)馬達(dá)與光學(xué)圖像耦合在一起，因此儀器能提供自動(dòng)對(duì)焦、快速一鍵懸臂光斑對(duì)齊、全景光學(xué)視圖和5×5mm范圍內(nèi)的多次掃描等等自動(dòng)化功能。

CdS納米線

通過(guò)導(dǎo)電聚合物納米線將CdS納米線與金屬電極連接起來(lái)。在光學(xué)顯微鏡的幫助下，AFM探針被放置在樣品結(jié)構(gòu)上。由于原子力顯微鏡的探針?lè)浅＜?，激光可以直接定位在針尖上?/span>

高分辨率AFM圖像提供了有關(guān)樣品形貌的信息。來(lái)自同一區(qū)域的拉曼光譜和發(fā)光圖譜顯示出納米線的化學(xué)成分不同。

Topography Raman map (conductive polymer nanowires)

Photoluminescence (CdS)Raman and PL spectrum of CdS nanowire

樣品提供者：Prof. R. Carpick， Penn State University. 掃描范圍：20x20 μm

Si/SiO2 上的石墨烯片層

TopographyG band intensity

2D band intensityRaman spectra

液相下的TERS

NT-MDT NTEGRA Spectra II 已經(jīng)成功的用正置模式（即頂部光路激發(fā)），在液體中獲得了不透明的金襯底上有機(jī)染料樣品層的針尖增強(qiáng)拉曼散射（TERS）結(jié)果。

TERS在液體中比大氣環(huán)境中要復(fù)雜得多，主要是精密的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)激光束在AFM探針尖端的精確聚焦，并確保有效地收集散射信號(hào)，特別是還要通過(guò)一層液體。在倒置光學(xué)顯微鏡上放置透明樣品時(shí)，激光束很容易透過(guò)樣品直接聚焦到TESR探針上。

實(shí)驗(yàn)中，在光學(xué)原子力顯微鏡測(cè)量頭部，采用60×長(zhǎng)距離（工作距離：2mm）、高數(shù)值孔徑（N.A.=1）水鏡，激發(fā)光采用偏振激光器（λexc=632.8 nm）。由此，AFM針尖座可以安裝在物鏡和樣品之間。然后可以通過(guò)振鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)激光光斑的掃描。

在圖中給出了信號(hào)的增強(qiáng)譜和探針尖端峰的增強(qiáng)譜，并證實(shí)了在“熱點(diǎn)”位置附近信號(hào)的強(qiáng)增強(qiáng)。

而對(duì)于需要頂部或側(cè)面照明/采集的不透明樣品，光信號(hào)在每個(gè)界面上都會(huì)因折射而偏離并大大衰減。

使用水浸式物鏡是避免空氣-液體表面折射和實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定光程的可能途徑之一。NTEGRA SPECTRA Ⅱ提供AFM光束偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)通過(guò)與拉曼激光器相同目標(biāo)工作的可能性的儀器。

HybriD Mode™

具有全新的電子學(xué)設(shè)備和軟件系統(tǒng)的NTEGRA SPECTRA II可以將*近開(kāi)發(fā)的用于樣品納米機(jī)械特性表征的HybirD™（HD-AFM™ Mode）和用于在單次測(cè)量過(guò)程中對(duì)同一區(qū)域進(jìn)行化學(xué)成像的拉曼技術(shù)結(jié)合起來(lái)。

由于所有的步進(jìn)馬達(dá)與光學(xué)圖像耦合在一起，因此儀器能提供自動(dòng)對(duì)焦、快速一鍵懸臂光斑對(duì)齊、全景光學(xué)視圖和5×5mm范圍內(nèi)的多次掃描等等自動(dòng)化功能。

Stiffness of HDPE/LDPE polymer Overlap of Raman maps: HDPE

sandwich cut by microtome(red)， LDPE (blue)

AFM topography

Image size: 34 × 34 μm Data from: M. Yanul， S. Magonov， P. Dorozhkin， NT-MDT.

NTEGRA SPECTRA II工作原理

o新的光路方案由三個(gè)獨(dú)立的樣品激發(fā)通道組成：從上、側(cè)、下三個(gè)方向。每個(gè)通道都被開(kāi)發(fā)成獨(dú)立的模塊。

o樣品激發(fā)方向易于相互交換。信號(hào)收集可以通過(guò)激發(fā)光通道或通過(guò)不同的光通道進(jìn)行。

o開(kāi)放式設(shè)計(jì)為系統(tǒng)定制提供了良好的基礎(chǔ)。每個(gè)特定的通道都允許用放大倍數(shù)高達(dá)200x的物鏡觀察樣品，用激光束激發(fā)樣品，用聚焦激光光斑掃描樣品。

o激發(fā)波長(zhǎng)范圍從325 nm到1064 nm*

*其他波長(zhǎng)范圍可選

oAFM位置檢測(cè)激光系統(tǒng)獨(dú)立于拉曼物鏡，這使得物鏡的快速更換變得更加容易。

o自動(dòng)化AFM激光、懸臂和四象限位置傳感器對(duì)齊，讓用戶對(duì)儀器的操作變得非常簡(jiǎn)便。

o對(duì)AFM位置檢測(cè)激光系統(tǒng)波長(zhǎng)便捷更換，使得用戶可根據(jù)樣品的特性隨心所欲的更換任何波長(zhǎng)的拉曼激發(fā)或收集波長(zhǎng)。

o獨(dú)立的光路系統(tǒng)可根據(jù)用戶需求，與市場(chǎng)上幾乎所有的拉曼光譜儀結(jié)合在一起，組成完整的AFM-Raman系統(tǒng)。

o光譜儀可配備多種探測(cè)設(shè)備，如：PMT、APD、CCD等，可同時(shí)獲得樣品的瑞利光學(xué)圖像和拉曼光譜圖。