NTEGRA Spectra II

多功能自动化的AFM-Raman-TERS和SNOM系统

主要特点:

o    多功能高性能原子力显微镜

o    可从顶部，侧面和底部引入光路进行近场光学、拉曼和TERS测试

o    灵活的光路设计可以进行激发/收集测试

o    全自动的激光-悬臂-位置接收器调节

o    友好的结构设计，使得更换原子力显微镜激光光路模块非常便捷

o    更换物镜非常方便

o    可集成IR s-SNOM (可选)

自1998年以来，NT-MDT已成功的将原子力显微镜与光学显微镜和光谱技术相结合，支持30多种基本和高级的原子力显微镜模式，包括Hybrid Mode^TM模式，能提供关于样品表面物理特性的广泛信息。原子力显微镜与共焦拉曼/荧光显微镜的集成更能进一步提供有关样品的*广泛的附加信息。

在同一样品区同时进行原子力显微镜（AFM）和拉曼（Raman）测量提供了有关样品物理性质（AFM）和化学成分（Raman）的补充信息。

NTEGRA Spectra II在针尖增强拉曼散射（TERS）的帮助下，可以进行具有纳米尺度分辨率的光谱/显微术。特别制备的原子力显微镜探针（纳米天线）可用于增强和局域化探针尖端附近纳米尺度区域的光信号。

这种纳米天线作为光的“纳米源”，提供了分辨率小于衍射极限（可达10 nm）的光学成像的可能性。扫描近场光学显微镜（SNOM）是另一种获得光学活性样品的光学和光谱图像的方法，其分辨率受探针孔径大小（~100 nm）的限制。

TERS激发/检测配置

孔径式扫描近场光学显微镜

应用

o    光学器件特性：半导体激光器，光纤，波导，等离子体器件

o    细胞组织、DNA、病毒和其他生物物体的研究

o    化学反应控制

o    石墨烯、碳纳米管和其他碳材料

o    半导体器件

o    纳米管、纳米线、量子点和其他纳米材料

o    高聚物

由于所有的步进运动器与光学图像耦合在一起，接下来提供自动对焦、快速一击悬臂对齐、全景光学视图和5×5mm范围内的多次扫描

              Graphene flakes 30x30 um        Ni foil 20x20 um

              PC-PVAC film 30x30 um            MoO₃ 30x30 um

完全自动化

原子力显微镜提供电动样品定位和集成高分辨率光学显微镜定位、电动连续变焦和光学显微镜聚焦。强大的Nova Px软件算法消除了光学显微镜和原子力显微镜之间的差距，提供了从全景光学视图到原子分辨的连续缩放。

由于所有的步进马达与光学图像耦合在一起，因此仪器能提供自动对焦、快速一键悬臂光斑对齐、全景光学视图和5×5mm范围内的多次扫描等等自动化功能。

CdS纳米线

通过导电聚合物纳米线将CdS纳米线与金属电极连接起来。在光学显微镜的帮助下，AFM探针被放置在样品结构上。由于原子力显微镜的探针非常尖，激光可以直接定位在针尖上。

高分辨率AFM图像提供了有关样品形貌的信息。来自同一区域的拉曼光谱和发光图谱显示出纳米线的化学成分不同。

              Topography            Raman map (conductive polymer nanowires)

            Photoluminescence (CdS)   Raman and PL spectrum of CdS nanowire

样品提供者：Prof. R. Carpick, Penn State University. 扫描范围：20x20 μm

Si/SiO2 上的石墨烯片层

              Topography                                G band intensity

              2D band intensity                       Raman spectra

液相下的TERS

NT-MDT NTEGRA Spectra II 已经成功的用正置模式（即顶部光路激发），在液体中获得了不透明的金衬底上有机染料样品层的针尖增强拉曼散射（TERS）结果。

TERS在液体中比大气环境中要复杂得多，主要是精密的光学对准，以实现激光束在AFM探针尖端的精确聚焦，并确保有效地收集散射信号，特别是还要通过一层液体。在倒置光学显微镜上放置透明样品时，激光束很容易透过样品直接聚焦到TESR探针上。

实验中，在光学原子力显微镜测量头部，采用60×长距离（工作距离：2mm）、高数值孔径（N.A.=1）水镜，激发光采用偏振激光器（λexc=632.8 nm）。由此，AFM针尖座可以安装在物镜和样品之间。然后可以通过振镜来实现激光光斑的扫描。

在图中给出了信号的增强谱和探针尖端峰的增强谱，并证实了在“热点”位置附近信号的强增强。

而对于需要顶部或侧面照明/采集的不透明样品，光信号在每个界面上都会因折射而偏离并大大衰减。

使用水浸式物镜是避免空气-液体表面折射和实现稳定光程的可能途径。NTEGRA SPECTRA Ⅱ 提供AFM光束偏转系统通过与拉曼激光器相同目标工作的可能性的仪器

HybriD Mode?

具有全新的电子学设备和软件系统的NTEGRA SPECTRA II可以将*近开发的用于样品纳米机械特性表征的HybirD?（HD-AFM? Mode）和用于在单次测量过程中对同一区域进行化学成像的拉曼技术结合起来。

由于所有的步进马达与光学图像耦合在一起，因此仪器能提供自动对焦、快速一键悬臂光斑对齐、全景光学视图和5×5mm范围内的多次扫描等等自动化功能。

             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    新的光路方案由三个独立的样品激发通道组成：从上、侧、下三个方向。每个通道都被开发成独立的模块。

o    样品激发方向易于相互交换。信号收集可以通过激发光通道或通过不同的光通道进行。

o    开放式设计为系统定制提供了良好的基础。每个特定的通道都允许用放大倍数高达200x的物镜观察样品，用激光束激发样品，用聚焦激光光斑扫描样品。

o    激发波长范围从325 nm到1064 nm*

*其他波长范围可选

o    AFM位置检测激光系统独立于拉曼物镜，这使得物镜的快速更换变得更加容易。

o    自动化AFM激光、悬臂和四象限位置传感器对齐，让用户对仪器的操作变得非常简便。

o    对AFM位置检测激光系统波长便捷更换，使得用户可根据样品的特性随心所欲的更换任何波长的拉曼激发或收集波长。

o    独立的光路系统可根据用户需求，与市场上几乎所有的拉曼光谱仪结合在一起，组成完整的AFM-Raman系统。

o    光谱仪可配备多种探测设备，如：PMT、APD、CCD等，可同时获得样品的瑞利光学图像和拉曼光谱图。