Описание Ntegra SPECTRA

Ntegra Spectra это исследовательская платформа, разработанная для проведения комплексных междисциплинарных экспериментов. Прибор позволяют исследовать морфологию, а также оптические и электрофизические характеристики широкого круга образцов с высоким пространственным разрешением. Система обеспечивает работу методов атомно-силовой микроскопии одновременно с реализацией методик конфокальной Рамановской микроскопии \спектроскопии, конфокальной лазерной и флуоресцентной микроскопии, а также комбинированных техник, таких как TERS, SNOM.

Оптическая микроспектроскопия

NTEGRA Spectra в базовом варианте представляет собой конфокальный лазерный, рамановский и фотолю­минесцентный микроскоп. Прибор обеспечивает визуа­лизацию образца, фокусировку возбуждающего лазера на образец и сбор излучения эмиссии от образца. В микро-режиме съемка с картированием может осущест­вляться перемещением образца и/ или перемещением фокуса лазера посредством гальвано-зеркал.

Система в базовой конфигурации позволяет решать следующие экспериментальные задачи:

• оптическое изображение образца в белом светес полным функционалом прямого либо инвертиро­ванного оптического микроскопа и высоким разре­шением;
• 2D изображение поверхности образца в режимелазерной конфокальной микроскопии;
• 3D послойное оптическое изображение прозрач­ного образца в режиме лазерной конфокальноймикроскопии;
• поточечное спектральное 2D и 3D картированиесигнала комбинационного рассеяния (рамановско­го рассеяния);
• поточечное спектральное 2D и 3D картированиесигнала фотолюминесценции;
• время-разрешённые измерения карт фотолюми­несценции;
• измерения спектров, картирование, и построениеизображения образца с контролем поляризациипадающего и собираемого излучения.

СЗМ + оптическая микроспектроскопия

NTEGRA Spectra в расширенном варианте «зон­довая микроскопия + оптическая микроспектроскопия» позволяет проводить измерения по отдельности мето­дами СЗМ, конфокальной микроскопии, рамановской и фотолюминесцентной микроспектроскопии, а также исследовать один и тот же образец комбинированно и одновременно вышеуказанными методами, со сканиро­ванием образцом и/ или зондом и/ или фокусом лазера, с построением колокализованных карт любых собира­емых сигналов, поточечно привязанных друг к другу.

Система в расширенной конфигурации позволяет решать следующие экспериментальные задачи, дополнительно к базовому варианту:

• с нанометровым разрешением проводить измере­ния топографии и морфологии поверхности об­разца, а также его электрических, магнитных, ме­ханических и других локальных свойств методамиатомно-силовой микроскопии;
• с нанометровым разрешением проводить измере­ния поверхности образца методами сканирующейтуннельной микроскопии;
• реализовать с нанометровым разрешением изме­рения различных оптических характеристик по­верхности образца методами сканирующей ближ­непольной оптической микроскопии, апертурнойи безапертурной;
• реализовать оптические/ спектральные измеренияс использованием различных эффектов волновойоптики, в частности, в режимах зондово-усиленнойрамановской и фотолюминесцентной спектроско­пии (TERS/ TEPL), поточечно локально и с постро­ением оптических спектральных карт, с простран­ственным разрешением < 10 нм.

Благодаря зондово усиленному рамановскому рассеянию (Tip Enhanced Raman Scattering, TERS) SPECTRA позволяет проводить спектроскопию/микроскопию с нанометровым пространственным разрешением. В TERS используются специальные кантилеверы, покрытые серебром или золотом, для локализации и усиления излучения в области острия кантилевера. Такие кантилеверы действуют как “наноусилители”, предоставляя возможность получения оптического изображения с пространственным оптическим разрешением выше дифракционного предела (до ~15 нм).

Схема зондово-усиленного Рамана – TERS (а), усиление Рамановского сигнала зондом (б), Рамановскоое изображение (в) и TERS изображение (г).

Флуоресценция отдельных NV-дефектов в одиночных детонационных наноалмазах

Таким образом, разрешение по плоскости при картировании АСМ/Раман не ограничено дифракционным пределом и может достигать значений меньше, чем 15 нм. Даже одиночные молекулы могут быть обнаружены и идентифицированы в соответствии с их спектром.

Реализованные в NTEGRA Spectra три канала системы ввода/вывода излучения позволяют заводить на образец инициирующее лазерное излучение и собирать сигналэмиссии сверху, сбоку, а также снизу. Все три оптических канала системы могут быть установлены как по отдельности, так и одновременно.

Одновременные исследования методами АСМ/Раман.

SPECTRA поддерживает большинство существующих на сегодняшний день АСМ методов (более 30), позволяющих проводить исследования с нанометровым разрешением. Таким образом, использование SPECTRA позволяет получить информацию о многочисленных поверхностных свойствах образца. Оператору доступна информация о рельефе, намагниченности, электрическом потенциале, работе выхода, силе трения, пьезоотклике, упругости, емкости, току растекания и многие другие.

Возможность одновременного АСМ/Раман исследования одного и того же участка образца открывает новые возможности. В частности, позволяет получить данные о химическом составе, кристаллической структуре, присутствии примесей и дефектов, формы макромолекул и пр.. Полный рамановский спектр регистрируется в каждой точке исследуемого образца одновременно с получением АСМ изображения. Благодаря высокому качеству оптической системы двух- и трехмерные распределения спектральных характеристик образца могут быть изучены с пространственным разрешением, близким к теоретическому пределу.

Получение информации об одной и той же области образца методами АСМ и Рамановской микроскопии

Изучение поверхностных плазмонных эффектов

* Некоторые режимы измерений являются опциональными и могут быть не включены в базовую конфигурацию