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.)

← Микроскопы