Описание EXT Raman

Модуль Рамановской микроскопии и спектроскопии для АСМ серии NTEGRA. Одновременное исследование одного и того же участка образца методами атомно-силовой микроскопии Раман микроскопией открывает новые возможности. В частности, позволяет получить данные о химическом составе, кристаллической структуре, присутствии примесей и дефектов и пр.. Полный раман 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. А возможность проводить зондово-усиленные Раман  и СБОМ (ближнепольные оптические) измерения, позволяет преодолеть дифракционный предел пространственного оптического разрешения.

Пример инсталлированной системы Рамановского спектрометра с АСМ NTEGRA

Особенности

• Автоматическая смена до 5 лазеров в одном спектрометре
• Спектральный диапазон от УФ до ИК
• Быстрое сканирование гальвано-зеркалами
• До 1,600 спектров в секунду
• Фокальное расстояние – до 520 мм
• Спектральное разрешение – до 0, 1 см-1
• Латеральное оптическое разрешение -300нм (до 15нм в режиме TERS)
• Когерентная анти-стоксовая рамановская спектроскопия (CARS)

Пример использования рамановского модуля для АСМ NTEGRA:

Спектроскопия на молекулярном уровне.

Основными проблемами при проведении исследований с помощью  раман микроскопии являются малая величина раман сигнала и дифракционный предел пространственного разрешения. Раман сигнал, как правило, составляет 1/1000000 интенсивности сигнала флуоресценции. При использовании видимого света разрешение в классической конфокальной микроскопии не превышает 300 нм.

Интенсивность электромагнитного поля (света) может быть значительно увеличена вблизи наноразмерных металлических выступов («наноантенн»). Что в свою очередь приводит к соответствующему усилению раман сигнала от объектов в радиусе ~15 нм от кончика наноантенны. Этот эффект получил название зондово усиленного рамана. Именно на его основе разработаны методы поверхностно-усиленной раман спектроскопии (Surface-Enhanced Raman Spectroscopy, SERS) и зондово-усиленной раман спектроскопии (Tip-Enhanced Raman Spectroscopy, TERS).

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.

Возможности при комбинации АСМ и Раман

• Острие АСМ зонда и фокус лазерного пучка могут быть спозиционированы друг относительно друга с высокой точностью (необходимо для получения максимального эффекта TERS)
• При  использовании оптической схемы “на просвет” высокотемпературный объектив жестко встроен в основание АСМ. Это обеспечивает долговременную стабильность системы, необходимую для работы со слабыми сигналами
• Часть отраженного излучения используется для построения конфокального лазерного отражения
• Низкошумящая CCD камера с охлаждением до -70°C (квантовая эффективность до 90%) служит высокочувствительным детектором
• В качестве альтернативного детектора можно использовать лавинный фотодиод
• Гибкий выбор поляризационных устройств
• Все компоненты системы (АСМ, оптические и механические устройства) интегрированы с помощью единого программного обеспечения.
• Большинство ключевых узлов и устройств системы (лазеры, решетки, диафрагмы, поляризаторы и т.д.) можно выбирать и / или настраивать прямо из программы
• Три разных схемы для работы с TERS