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NTEGRA Spectra II

多功能自動化的AFM-Raman-TERS和SNOM系統

主要特點:

o多功能高性能原子力顯微鏡

o可從頂部，側面和底部引入光路進行近場光學、拉曼和TERS測試

o靈活的光路設計可以進行激發/收集測試

o全自動的激光-懸臂-位置接收器調節

o友好的結構設計，使得更換原子力顯微鏡激光光路模塊非常便捷

o更換物鏡非常方便

o可集成IR s-SNOM (可選)

自1998年以來，NT-MDT已成功的將原子力顯微鏡與光學顯微鏡和光譜技術相結合，支持30多種基本和高級的原子力顯微鏡模式，包括Hybrid Mode^TM模式，能提供關于樣品表面物理特性的廣泛信息。原子力顯微鏡與共焦拉曼/熒光顯微鏡的集成更能進一步提供有關樣品的*廣泛的附加信息。

在同一樣品區同時進行原子力顯微鏡（AFM）和拉曼（Raman）測量提供了有關樣品物理性質（AFM）和化學成分（Raman）的補充信息。

NTEGRA Spectra II在針尖增強拉曼散射（TERS）的幫助下，可以進行具有納米尺度分辨率的光譜/顯微術。特別制備的原子力顯微鏡探針（納米天線）可用于增強和局域化探針尖端附近納米尺度區域的光信號。

這種納米天線作為光的“納米源”，提供了分辨率小于衍射極限（可達10 nm）的光學成像的可能性。掃描近場光學顯微鏡（SNOM）是另一種獲得光學活性樣品的光學和光譜圖像的方法，其分辨率受探針孔徑大小（~100 nm）的限制。

TERS激發/檢測配置

孔徑式掃描近場光學顯微鏡

應用

o光學器件特性：半導體激光器，光纖，波導，等離子體器件

o細胞組織、DNA、病毒和其他生物物體的研究

o化學反應控制

o石墨烯、碳納米管和其他碳材料

o半導體器件

o納米管、納米線、量子點和其他納米材料

o高聚物

由于所有的步進運動器與光學圖像耦合在一起，接下來提供自動對焦、快速一擊懸臂對齊、全景光學視圖和5×5mm范圍內的多次掃描

Graphene flakes 30x30 umNi foil 20x20 um

PC-PVAC film 30x30 umMoO₃ 30x30 um

完全自動化

原子力顯微鏡提供電動樣品定位和集成高分辨率光學顯微鏡定位、電動連續變焦和光學顯微鏡聚焦。強大的Nova Px軟件算法消除了光學顯微鏡和原子力顯微鏡之間的差距，提供了從全景光學視圖到原子分辨的連續縮放。

由于所有的步進馬達與光學圖像耦合在一起，因此儀器能提供自動對焦、快速一鍵懸臂光斑對齊、全景光學視圖和5×5mm范圍內的多次掃描等等自動化功能。

CdS納米線

通過導電聚合物納米線將CdS納米線與金屬電極連接起來。在光學顯微鏡的幫助下，AFM探針被放置在樣品結構上。由于原子力顯微鏡的探針非常尖，激光可以直接定位在針尖上。

高分辨率AFM圖像提供了有關樣品形貌的信息。來自同一區域的拉曼光譜和發光圖譜顯示出納米線的化學成分不同。

Topography Raman map (conductive polymer nanowires)

Photoluminescence (CdS)Raman and PL spectrum of CdS nanowire

樣品提供者：Prof. R. Carpick， Penn State University. 掃描范圍：20x20 μm

Si/SiO2 上的石墨烯片層

TopographyG band intensity

2D band intensityRaman spectra

液相下的TERS

NT-MDT NTEGRA Spectra II 已經成功的用正置模式（即頂部光路激發），在液體中獲得了不透明的金襯底上有機染料樣品層的針尖增強拉曼散射（TERS）結果。

TERS在液體中比大氣環境中要復雜得多，主要是精密的光學對準，以實現激光束在AFM探針尖端的精確聚焦，并確保有效地收集散射信號，特別是還要通過一層液體。在倒置光學顯微鏡上放置透明樣品時，激光束很容易透過樣品直接聚焦到TESR探針上。

實驗中，在光學原子力顯微鏡測量頭部，采用60×長距離（工作距離：2mm）、高數值孔徑（N.A.=1）水鏡，激發光采用偏振激光器（λexc=632.8 nm）。由此，AFM針尖座可以安裝在物鏡和樣品之間。然后可以通過振鏡來實現激光光斑的掃描。

在圖中給出了信號的增強譜和探針尖端峰的增強譜，并證實了在“熱點”位置附近信號的強增強。

而對于需要頂部或側面照明/采集的不透明樣品，光信號在每個界面上都會因折射而偏離并大大衰減。

使用水浸式物鏡是避免空氣-液體表面折射和實現穩定光程的可能途徑之一。NTEGRA SPECTRA Ⅱ提供AFM光束偏轉系統通過與拉曼激光器相同目標工作的可能性的儀器。

HybriD Mode™

具有全新的電子學設備和軟件系統的NTEGRA SPECTRA II可以將*近開發的用于樣品納米機械特性表征的HybirD™（HD-AFM™ Mode）和用于在單次測量過程中對同一區域進行化學成像的拉曼技術結合起來。

由于所有的步進馬達與光學圖像耦合在一起，因此儀器能提供自動對焦、快速一鍵懸臂光斑對齊、全景光學視圖和5×5mm范圍內的多次掃描等等自動化功能。

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新的光路方案由三個獨立的樣品激發通道組成：從上、側、下三個方向。每個通道都被開發成獨立的模塊。

o樣品激發方向易于相互交換。信號收集可以通過激發光通道或通過不同的光通道進行。

o開放式設計為系統定制提供了良好的基礎。每個特定的通道都允許用放大倍數高達200x的物鏡觀察樣品，用激光束激發樣品，用聚焦激光光斑掃描樣品。

o激發波長范圍從325 nm到1064 nm*

*其他波長范圍可選

oAFM位置檢測激光系統獨立于拉曼物鏡，這使得物鏡的快速更換變得更加容易。

o自動化AFM激光、懸臂和四象限位置傳感器對齊，讓用戶對儀器的操作變得非常簡便。

o對AFM位置檢測激光系統波長便捷更換，使得用戶可根據樣品的特性隨心所欲的更換任何波長的拉曼激發或收集波長。

o獨立的光路系統可根據用戶需求，與市場上幾乎所有的拉曼光譜儀結合在一起，組成完整的AFM-Raman系統。

o光譜儀可配備多種探測設備，如：PMT、APD、CCD等，可同時獲得樣品的瑞利光學圖像和拉曼光譜圖。