NTEGRA Spectra
Одновременное и колокализованное исследование образцов методами СЗМ и микроскопии/спектроскопии комбинационного рассеяния света. Полный физико-химический анализ исследуемого образца.
Применение
- Исследование графена, углеродных нанотрубок и других углеродных материалов
- Полупроводники
- Нанотрубки, нанопроволоки, квантовые точки и другие наноматериалы
- Полимеры
- Определение характеристик оптических устройств: полупроводниковые лазеры, оптоволокно, волноводы, устройства плазмоники
- Исследования клеточной ткани, ДНК, вирусов и других биологических объектов
- Контроль химических реакций
Специализация
- Сканирующая зондовая микроскопия (более 40 методов)
- Оптическая микроскопия и конфокальная лазерная (Рэлеевская) микроскопия
- Конфокальная рамановская микроскопия
- Конфокальный флуоресцентный анализ – изображение и спектроскопия
- Сканирующая ближнепольная оптическая микроскопия (СБОМ)
- Зондово-усиленная рамановская/флуоресцентная спектроскопия (TERS, TEPL)
- Контролируемые условия измерений (температура, жидкость, электрохимическая среда)
NTEGRA Spectra поддерживает большинство существующих режимов АСМ (более 40), и СТМ, предоставляя исчерпывающую информацию о физических свойствах образца с нанометровым разрешением: локальной топографии, жесткости, упругости, проводимости, емкости, намагниченности, поверхностном потенциале, трении, пьезоотклике и т.д. В измерительную головку могут быть установлены различные типы зондовых датчиков.
Проведенные одновременно с СЗМ на одном и том же участке образца конфокальные фотолюминесцентные и рамановские измерения позволяют получить информацию о химическом составе образца, кристаллической структуре, ее ориентации и деформации, наличии примесей и дефектов, конформации макромолекул и т.д.
Реализованные в NTEGRA Spectra три канала системы ввода/вывода излучения позволяют заводить на образец инициирующее лазерное излучение и собирать сигнал эмиссии сверху, сбоку, а также снизу. Все три оптических канала системы могут быть установлены как по отдельности, так и одновременно.
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 микрорежиме съемка с картированием может осуществляться перемещением образца и/или перемещением фокуса лазера посредством гальванозеркал.
Система в базовой конфигурации позволяет решать следующие экспериментальные задачи:
- оптическое изображение образца в белом свете с полным функционалом прямого либо инвертированного оптического микроскопа и высоким разрешением;
- 2D изображение поверхности образца в режиме лазерной конфокальной микроскопии;
- 3D послойное оптическое изображение прозрачного образца в режиме лазерной конфокальной микроскопии;
- поточечное спектральное 2D и 3D картирование сигнала комбинационного (рамановского) рассеяния;
- поточечное спектральное 2D и 3D картирование сигнала фотолюминесценции;
- время-разрешенные измерения карт фотолюминесценции;
- измерения спектров, картирование, и построение изображения образца с контролем поляризации падающего и собираемого излучения.
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 методами атомно-силовой микроскопии;
- с нанометровым разрешением проводить измерения поверхности образца методами сканирующей туннельной микроскопии;
- реализовать с нанометровым разрешением измерения различных оптических характеристик поверхности образца методами сканирующей ближнепольной оптической микроскопии, апертурной и безапертурной;
- реализовать оптические/спектральные измерения с использованием различных эффектов волновой оптики, в частности, в режимах зондово-усиленной рамановской и фотолюминесцентной спектроскопии (TERS/TEPL), поточечно локально и с построением оптических спектральных карт, с пространственным разрешением <10 нм.
Технические характеристики
| Сканирование | |
| Варианты сканирования | образцом лазерным лучом совместно образцом и лучом |
| Позиционирование образца | |
| Подвижный столик образца | моторизованный |
| Диапазон перемещения столика | 130×80 мм в базовой конфигурации 5×5 мм в расширенной конфигурации |
| Вес и габариты образца (в расширенной конфигурации) | |
| Размер образца | до Ø 40 × 10 мм |
| Вес образца | до 100 грамм |
| Сканер образца (в расширенной конфигурации) | |
| Диапазон сканирования образцом | 100×100×10 мкм (±10%) |
| Нелинейность по XY | ≤ 0.1 % |
| Среднеквадратичный шум (RMS) XY датчиков в полосе 200 Гц | ≤ 0.2 нм |
| Среднеквадратичный шум (RMS) Z датчика в полосе 1 кГц | ≤ 0.04 нм |
| Оптическая измерительная головка | |
| Настройка системы регистрации | ручная либо автоматическая |
| Длина волны лазера дефлектометра | на выбор: 650 нм, 830 нм, 1300 нм |
| Параметры оптической схемы | |
| Объективы | кратностью до 100 Х апертура до 0.70 в верхнем канале (с держателем зонда) апертура до 1.0 в верхнем канале (без держателя зонда) апертура до 1.45 в нижнем канале |
| Дифракционные решетки | до 4 шт. на турели, на выбор: 150, 300, 600, 1200, 1800, 2400 штр./мм |
| Лазерные источники | |
| Кол-во | до 5 (4 встроенных + один внешний) |
| Мощность | до 120 мВт |
| Диапазон длин волн | от 400 до 800 нм |
| Поляризация | линейная |
| Профиль пучка | Гауссовский TEM00 одна основная продольная мода (SLM) |
| Размер щели на входе монохроматора | от 0 до 2000 мкм шаг – 1 мкм |
| Фильтры нейтральной плотности | регулируемая степень подавления: ND=0..4 |
| Фильтры отсечения линии возбуждения | колесо на 8-позиций, для фильтров Ø 12.5 мм и Ø 25 мм |
| Расширитель пучка | оптимизирован для заполнения входного зрачка объектива |
| Калибровочная лампа | двухэлементная с полым катодом |
| Детекторы | ПЗС камера ФЭУ (опция) ЛФД (опция) |
Возможности и ключевые особенности
Оптическая спектроскопия
- Спектрометр с 3-мя или 4-мя моторизованными дифракционными решетками на турели
- Видимый, ближний ультрафиолетовый и ближний инфракрасный спектральные диапазоны
- Возможна установка различных детекторов:
- ПЗС-камера — для одномоментной визуализации всего спектра эмиссии
- ФЭУ или ЛФД в режиме счета фотонов для регистрации слабых сигналов эмиссии
- ФЭУ для быстрой конфокальной лазерной (рэлеевской) визуализаци
- Моторизованная поляризационная оптика в каналах возбуждения и регистрации
- Полностью автоматизированное переключение между лазерными линиями
АСМ/СТМ объединение с спектроскопией
- Конфигурации с прямым и инвертированным оптическим микроскопом
- Дополнительный боковой канал для возбуждения и регистрации
- Возможность использовать одновременно с АСМ оптику с максимально возможной числовой апертурой: 0.7 NA для прямого, 1.3-1.4 NA для инвертированного варианта
- АСМ/СТМ и конфокальные рамановские/флуоресцентные изображения получаются одновременно и строго колокализованы
- Доступны все стандартные режимы визуализации СЗМ (более 40) в сочетании с конфокальной микроспектроскопией комбинационного рассеяния и фотолюминесценции
- Минимальные вибрации и тепловые дрейфы благодаря специальной конструкции оптических головок АСМ
- Образец всегда в фокусе благодаря обратной связи АСМ по Z; можно получать высококачественные конфокальные изображения очень рельефных или наклонных образцов
- Атомарное разрешение в режиме СТМ
Конфокальная микроскопия и микроспектроскопия
- Конфокальная рамановская / фотолюминесцентная / рэлеевская микроскопия одновременно и колокализовано с АСМ изображениями
- Пространственное разрешение в микроспектроскопии на уровне дифракционного предела
- Моторизованная конфокальная апертура для пространственной фильтрации оптического сигнала и оптимизации латерального и аксиального разрешения
- Трехмерная конфокальная визуализация при работе с прозрачными образцами
- Расширители пучка для оптимального заполнения зрачка объектива микроскопа
- Поточечное гиперспектральное картирование рамановских и фотолюминесцентных спектров с последующим программным анализом
- Оптическая литография (векторная, растровая)
Оптимизация для зондово-усиленной микроспектроскопии (TERS, TEPL)
- Доступны все существующие геометрии засветки и сбора излучения для TERS/TEPL: снизу, сверху и/или сбоку
- Возможно использовать различные методики зондовой микроскопии и специализированные зонды для максимизации усиления: СТМ зонды, АСМ зонды, кварцевый зонд-вилка в режиме нормальных и сдвиговых сил
- Независимое сканирование образцом, зондом, пятном лазера для поиска оптимальной точки фокусировки и максимизации зондового усиления
- Моторизованная поляризационная оптика для подстройки направления вектора электрического поля падающей световой волны вблизи зонда нано-антенны
Программное обеспечение
- Бесшовная интеграция зондовой микроскопии и микроспектроскопии и комбинационного рассеяния; все эксперименты АСМ / СТМ / КР / PL / SNOM, последующий анализ и обработка получаемых данных выполняются в одной программе
- Работа с одномерными, двумерными и трехмерными гиперспектральными картами (атласами)
- Удобный экспорт данных в другие программы (Excel, MatLab, и т. д.)