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Alpha300系列：拉曼、AFM 和 SNOM *成像系統(tǒng)（標(biāo)準(zhǔn)或聯(lián)用）

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慧創(chuàng)（北京）儀器設(shè)備有限公司

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Alpha300系列：拉曼、AFM和SNOM*成像系統(tǒng)（標(biāo)準(zhǔn)或聯(lián)用）WITECalpha300系列采用的高品質(zhì)模塊化設(shè)計(jì),包括拉曼、AFM和SNOM分析成像系統(tǒng)等單獨(dú)技術(shù)解決方案，也包括聯(lián)用成像系統(tǒng)

詳細(xì)介紹

Alpha300系列：拉曼、AFM 和 SNOM *成像系統(tǒng)（標(biāo)準(zhǔn)或聯(lián)用）

WITEC alpha300 系列采用的高品質(zhì)模塊化設(shè)計(jì),包括拉曼、AFM 和 SNOM 分析成像系統(tǒng)等單獨(dú)技術(shù)解決方案，也包括聯(lián)用成像系統(tǒng)。

共聚焦拉曼成像：鑒定樣品化學(xué)成分的光譜技術(shù)。

原子力顯微鏡 (AFM)：樣品形貌與表面特性可視化的高分辨率成像技術(shù)。

掃描近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡 (SNOM)：超越衍射極限分辨率的光學(xué)成像技術(shù)（60–100 nm 的橫向分辨率）。

具有出色的超高光通量、信號(hào)靈敏度以及成像能力。

拉曼技術(shù)

拉曼效應(yīng)是基于光與物質(zhì)內(nèi)化學(xué)鍵或晶格之間的相互作用。由于化學(xué)鍵/晶格振動(dòng)與光子的相互作用發(fā)生非彈性散射，導(dǎo)致激發(fā)光能量損失或增加，即為拉曼位移和拉曼光譜。每種化學(xué)成分的拉曼光譜都是不同的，被稱為分子的指紋信息，通過拉曼光譜可對(duì)材料進(jìn)行定性和定量研究分析。

拉曼光譜

提供材料的分子“指紋信息"
非侵入性、非破壞性
無需特殊樣品處理
對(duì)水不敏感,可在水溶液中直接測(cè)試
可用于拉曼成像

AFM技術(shù)

原子力顯微鏡(AFM)基于超尖銳的懸臂探針與樣品之間的相互作用，獲得樣品表面原子級(jí)高分辨的形貌。AFM可以同時(shí)獲得樣品的橫向與縱向空間信息。除高分辨的表面形貌信息，AFM探針與樣品之間的力學(xué)相互作用同時(shí)反映出材料的局域力學(xué)性質(zhì)，如粘附力和硬度等。

SNOM技術(shù)

在掃描近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡中，激發(fā)激光聚焦到直徑遠(yuǎn)小于激發(fā)波長(zhǎng)的小孔，透過針孔在孔周圍產(chǎn)生消逝場(chǎng)（近場(chǎng)）。當(dāng)樣品非?？拷结槙r(shí)，透射光或反射光的空間分辨率僅受孔直徑的限制，可達(dá)到60-100 nm的近場(chǎng)光學(xué)分辨率。通過逐點(diǎn)、逐行掃描樣品表面，可以生成高分辨率近場(chǎng)光學(xué)圖像。

掃描近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡非常適合于納米技術(shù)方面的研究，尤其與納米光子學(xué)和納米光學(xué)密切相關(guān)的領(lǐng)域。在生命科學(xué)與材料科學(xué)研究領(lǐng)域，利用 SNOM 可對(duì)透明或不透明樣品的極細(xì)微表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行超高分辨光學(xué)檢測(cè)。通過與熒光技術(shù)組合使用，實(shí)現(xiàn)近場(chǎng)熒光光譜成像，甚至可輕松實(shí)現(xiàn)單分子檢測(cè)。

WITec 提供的基于拉曼聯(lián)用分析技術(shù)

WITec 系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)可將不同的成像技術(shù)融于一臺(tái)儀器中，如拉曼成像、熒光、明暗場(chǎng)照明、原子力顯微鏡 (AFM) 以及近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡（SNOM 或 NSOM），從而進(jìn)行更廣泛的樣品分析。通過旋轉(zhuǎn)物鏡輪塔，可在不同模式之間輕松切換。

拉曼和 AFM

通過將共聚焦拉曼成像與 AFM 結(jié)合，可以很容易地將樣品的化學(xué)性質(zhì)與表面形貌結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)起來。WITec推出的拉曼-AFM聯(lián)用顯微鏡通過這兩種互補(bǔ)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)靈活、廣泛的樣品表征與分析。

拉曼和 SNOM

拉曼光譜分析技術(shù)與 SNOM的聯(lián)用，實(shí)現(xiàn)超越衍射極限的光學(xué)與拉曼成像，提供更廣泛的材料信息，使得突破或攻克的科學(xué)實(shí)驗(yàn)成為可能。

拉曼和 SEM

拉曼-SEM 結(jié)合是全新的聯(lián)用顯微鏡技術(shù)。SEM 獲得納米級(jí)超高分辨率的樣品形貌圖像可以與同一樣品區(qū)的化學(xué)拉曼成像一一對(duì)應(yīng)起來。

3D 拉曼成像和深度剖析

3D 空間掃描和深度剖析在分析物體空間尺寸或整個(gè)樣品特定化合物分布時(shí)非常有用。

WITec 共聚焦顯微鏡系統(tǒng)具有良好的共聚焦性，衍射極限的縱向分辨率，且大大減少了的背景信號(hào)，非常有助于深度剖析并生成 3D 圖像。同時(shí)具有出色的光譜和空間分辨率。通過點(diǎn)激光的逐點(diǎn)掃描記錄所有像素上的完整光譜，并生成深度剖析或 3D 拉曼圖像。

超快拉曼成像

通過超快拉曼成像，可在幾分鐘內(nèi)采集完整的拉曼圖像。換言之，單個(gè)拉曼光譜的采集時(shí)間可以低至 760 微秒，每秒鐘可采集 1300 拉曼光譜。

EMCCD光譜探測(cè)器與高通量光學(xué)共聚焦拉曼成像系統(tǒng)的結(jié)合是超快拉曼成像提升的關(guān)鍵，同時(shí)極短測(cè)量時(shí)間及較低激光功率的測(cè)量條件非常有利于易損敏感或貴重樣品（如活體）的拉曼光譜及成像測(cè)量?？焖賱?dòng)態(tài)過程的拉曼時(shí)間分辨也可因超快的光譜采集速度而受益。

優(yōu)勢(shì)：

總實(shí)驗(yàn)時(shí)間減少，同時(shí)在給定時(shí)間內(nèi)提供更多有價(jià)值的數(shù)據(jù)，從而降低使用成本。
可實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量時(shí)間有嚴(yán)格要求的標(biāo)準(zhǔn)拉曼成像。
非常適合對(duì)要求激發(fā)功率極低的易損敏感或貴重樣品的拉曼分析。
時(shí)間分辨拉曼測(cè)量，可允許快速動(dòng)態(tài)過程的研究（時(shí)間序列光譜或圖像）。

超衍射極限的高分辨拉曼成像

WITec 共聚焦拉曼成像系統(tǒng)的空間分辨率為橫向低至 200 nm，縱向 780 nm。隨著納米科技的發(fā)展，某些特殊應(yīng)用要求拉曼信息的分辨率低于衍射極限 (< 200 nm)，這是目前共聚焦空間分辨率無法滿足的。然而WITec 顯微鏡系統(tǒng)非常適合于上述目的，因?yàn)樗鼈兡軌驅(qū)⒍喾N顯微鏡技術(shù)融于一臺(tái)顯微鏡裝置中，從而克服光學(xué)衍射極限。

近場(chǎng)拉曼成像

近場(chǎng)拉曼成像是將化學(xué)拉曼信息與高分辨率掃描近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡 (SNOM) 結(jié)合在一起的出色的顯微鏡技術(shù)。近場(chǎng)拉曼可以采集完整的近場(chǎng)拉曼圖像，通常情況下，可實(shí)現(xiàn)低于 100 nm 的橫向分辨率。

WITec 拉曼-SNOM 顯微鏡將高光通量光譜系統(tǒng)與優(yōu)異的懸臂式 SNOM 技術(shù)聯(lián)合起來，在單個(gè)顯微鏡同時(shí)實(shí)現(xiàn)良好的靈敏度與超高分辨率的成像質(zhì)量。

原理

激發(fā)激光通過 SNOM 針尖聚焦，在孔的附近產(chǎn)生“近場(chǎng)"（消逝場(chǎng)）。當(dāng)樣品非?？拷结槙r(shí)，通過樣品臺(tái)逐點(diǎn)逐行掃描來探測(cè)透射拉曼光譜，以生成高光譜圖像。透射光的空間分辨率僅受探針孔徑的限制，可達(dá)到< 100 nm的近場(chǎng)光學(xué)分辨率。采用與 AFM 接觸模式相同的穩(wěn)定激光反饋系統(tǒng)，可以確保懸臂始終與樣品接觸，同時(shí)該測(cè)量過程中樣品表面的形貌形貌會(huì)同步記錄下來。

針尖增強(qiáng)拉曼光譜TERS

針尖增強(qiáng)拉曼光譜 (TERS) 使化學(xué)信息的橫向分辨率突破光學(xué)衍射極限。TERS 測(cè)量技術(shù)是表面增強(qiáng)拉曼散射 (SERS) 與掃描探針顯微鏡 (SPM) 技術(shù)的結(jié)合，如原子力顯微鏡 (AFM)。WITec的顯微鏡系統(tǒng)將拉曼和 AFM 技術(shù)融于一臺(tái)儀器上，非常適合于 TERS 實(shí)驗(yàn)。

TERS 效應(yīng)被認(rèn)為是基于局域電場(chǎng)增強(qiáng)的表面等離子體共振與共振拉曼的化學(xué)增強(qiáng)效應(yīng)。為了獲得 TERS 效應(yīng)，貴金屬蒸鍍的 AFM 探針針尖可用作納米結(jié)構(gòu)，將激光聚焦到探針針尖，以增強(qiáng)靠近針尖附近的分子拉曼信號(hào)。一般來說，TERS橫向分辨率取決于針尖的大小 (10–20 nm)。TERS 效應(yīng)被認(rèn)為是基于針尖的表面等離子體共振引起局域增強(qiáng)，該電場(chǎng)局域分布在針尖范圍內(nèi)，等離子體共振與化學(xué)共振效應(yīng)使得拉曼信號(hào)大大增強(qiáng)。常見的TERS針尖照明方式有上面、下面或側(cè)面。

通常可從上面、下面或側(cè)面施加 TERS 針尖照明。WITec 顯微鏡系統(tǒng)提供所有激發(fā)方法的光路幾何形狀：倒置顯微鏡適合于在透明樣品上進(jìn)行 TERS 實(shí)驗(yàn)，而正置顯微鏡和側(cè)面照明支持不透明樣品的 TERS 測(cè)量。

TERS 應(yīng)用示例可從以下文獻(xiàn)中找到：

G. Rusciano et al., Nanoscale Chemical Imaging of Bacillus subtilis Spores by Combining Tip-Enhanced Raman Scattering and Advanced Statistical Tools. ACS nano 8, 12300-12309 (2014).

A. Weber-Bargioni et al., Hyperspectral Nanoscale Imaging on Dielectric Substrates with Coaxial Optical Antenna Scan Probes. Nano letters 11, 1201-1207 (2011).

關(guān)鍵詞：原子力顯微鏡光學(xué)顯微鏡顯微鏡 CCD 探測(cè)器

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