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超精細低溫顯微拉曼系統(tǒng)
由美國Montana Instruments公司和Princeton Instruments公司聯(lián)合研發(fā)的超精細低溫顯微拉曼系統(tǒng)解決了長期困擾科研人員的變溫拉曼測量問題。創(chuàng)新的設計方案使得變溫拉曼測量更加方便，將科研工作者從繁瑣的儀器搭建工作中解放出來而注于科研本身。*，低溫光譜可以研究材料的很多新奇物理現(xiàn)象，通過變溫測量更可以獲得材料更全面的信息。對于新材料或新性的研究，變溫顯微拉曼系統(tǒng)是十分強有力的工具。 |
超精細低溫顯微拉曼系統(tǒng)CryoRAMAN |
CryoRAMAN主要點
♦ 通過精確的溫度控制可以測量溫度依賴的相變、頻移、譜線寬度等材料性；
♦ 1小時內(nèi)可按照用戶定義的溫度間隔在全溫區(qū)內(nèi)獲得完整的系列光譜；
♦ 超低的位置溫漂可以讓用戶獲得高精度的二維拉曼圖像；
♦ 同時測量材料的光譜和電學可以獲得完備的材料性；
♦ 高數(shù)值孔徑鏡頭可以輕松觀測弱信號材料。
CryoRAMAN主要測量功能
♦ 拉曼顯微和成像
♦ 光致熒光光譜與成像
♦ 吸收光譜
♦ 電學、光電輸運測量
CryoRAMAN主要應用方向
4K-350K范圍內(nèi)超精準的控溫使得該系統(tǒng)除了傳統(tǒng)材料的變溫拉曼測量之外還可以測量低維材料的性，例如：
♦ 材料相變，Mott緣體（RuCl3, CrCl3）低溫下的超導轉(zhuǎn)變，過渡金屬二硫化物拉曼峰位或PL激發(fā)態(tài)隨溫度的變化等； ♦ 分子熱運動； | ♦ 晶格結(jié)構(gòu)變化； ♦ 二維光電子學； ♦ 量子信息； ♦ 生物-傳感 |
CryoRAMAN集成與性能
對于低維材料的變溫或二維成像測量中由于材料的拉曼散射截面較小，光通量和探測器的靈敏度就顯得格外重要。本設備得到的無像差圖像不僅僅提高了信噪比和光譜的分辨率，還可以得到清晰的譜線圖形，這對于峰位擬合是非常重要的。
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| 單層石墨烯的2D能帶拉曼峰位隨溫度升高向低能量端移動（5K-300K） | |
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| 532nm光激發(fā)下WSe2 PL光譜，5秒收集時間 | 拉曼光譜（FERGIE®測量） |
變溫系統(tǒng)
| 恒溫器：基于Cryostation® S100 + 低費用，*無液氦系統(tǒng)，無需低溫經(jīng)驗 + 全自動，鍵運行，鍵測量 + 超靈活，模塊化結(jié)構(gòu)，用戶易拓展 | 變溫樣品臺：ATSM + 低熱容設計的變溫臺，使溫度可以在幾秒鐘內(nèi)穩(wěn)定在設定溫度點，減少溫漂等待時間。 |
CryoRAMAN低溫系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖
顯微拉曼系統(tǒng)
| ♦ 光學集成方式：橋式連接 高精度，預準直的光學模塊化結(jié)構(gòu)，提供了樣品到光譜儀之間各種光路的耦合，省去了復雜的光路調(diào)節(jié)（激發(fā)激光、觀察相機、反射信號）。 ♦ 白光圖像：3MP相機&HB LED可調(diào)亮度光源、 定位、觀察拉曼待測區(qū)域和激光光斑的位置。 ♦ 激發(fā)：單模光纖耦合DPSS激光 532nm（針對熒光背景樣品可選785nm選件） | ♦ 反射信號收集：Cryo-Optic®系統(tǒng) 無像差高數(shù)值孔徑（NA，0.75）成像系統(tǒng)方便測量量子效率很低的材料 ♦ 光譜儀：FERGIE®或IsoPlane®SCT320 FERGIE®可提供高靈敏度低噪音的寬波段光譜學測量 IsoPlan®提供超精細的高質(zhì)量成像和光譜分辨率，可大限度提升輸出信號的信噪比。 |
橋式連接模塊示意圖：1、長通濾波預準直可調(diào)鏡頭；2、入射激光45° 90/10分光鏡；3、白光45° 90/10分光鏡；4、白光45° 90/10分光鏡
除了電腦控制外，體統(tǒng)自帶觸屏控制系統(tǒng)，操作更加方便。
附加功能
♦ 高溫選件（600K）
對于相變溫度較高或需要進行高溫測量的樣品，可選擇600K高溫的ATSM選件。
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| （左）高溫選件，變溫樣品臺示意圖；（右）電學樣品臺示意圖 | |
♦ 電學測量
省去反復的實驗過程，次實驗同時測量電學和拉曼。結(jié)合電學和拉曼結(jié)果有助于立即對樣品性有個全面的判斷。CryoChip16樣品臺可直接與ATSM樣品臺兼容并提供16個DC通道。
♦ 偏振測量
可以很方便的通過更換拉曼濾波單元實現(xiàn)偏振拉曼測量，可對有序材料中分子趨向進行測量。這對于晶體、二維材料、薄膜樣品較為重要。
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| 超精細低溫顯微拉曼系統(tǒng)（FERGIE®） | 超精細低溫顯微拉曼系統(tǒng)（IsoPlane®） |
CryoRAMAN設備參數(shù)
基本參數(shù)
溫度區(qū)間 | 4K-350K (600K可選) |
鏡頭-樣品相對位移4.2K-350K | <20um 光軸方向 <32um 焦平面內(nèi) |
溫度穩(wěn)定時間 | ~30秒 ATSM在全溫區(qū)范圍進50K溫度變化 |
樣品位置漂移 | <1um/℃ 全溫區(qū)范圍 <100nm 峰-峰，值平臺溫度不變時 |
拉曼激發(fā)波長 | 532nm或785nm 其他波長可根據(jù)用戶需求而定 |
拉曼光斑尺寸 | 1~3um |
視場大小 | >30um |
熒光光源（選件） | 鹵素燈 |
大樣品尺寸 | 10*10*2.5mm（10克）大樣品可定制 |
納米精度位移器（XYZ） | 5*5*5mm |
光譜儀技術(shù)參數(shù)列表
| FERGIE® | ISOPlane® SCT320 |
Focal length | 80.08 mm | 320mm |
孔徑比 | f/4 | f/4.6 |
波數(shù)分辨率 | 3cm-1 | 0.8cm-1 |
可用波長范圍 | 400 - 1100 nm VIS-NIR 選件 200 - 1100 nm UV-NIR 選件 | 190 nm to mid-IR 定反射涂層、光柵、探測器 |
光柵支架/尺寸 | 可更換，可旋轉(zhuǎn)單光柵塔輪 | 可旋轉(zhuǎn)三光柵系統(tǒng)塔輪系統(tǒng)，光柵尺寸 68*68mm |
像散/慧差 | 焦平面上全波段、全角度零像差 | 全波段零像差 |
空間分辨率 | 整個焦平面38.5 line pairs/mm @ 50% 對比度 | ≥15 line pairs/mm @ 50% 調(diào)制, 測量在焦平面中心。 ≥ 8 line pairs/mm @ 50% 調(diào)制, 測量在焦平面上27 x 8 mm 范圍 |
狹縫 | 10, 25, 50, 100, 150, 200, 300, 500 μm; 3.3 mm高可互換激光切割狹縫 | 標準： (10 μm – 3 mm) 可選 (10 μm – 3 mm and 10 μm – 12 mm) |
波長精確性 | 0.26 nm |汞和氖燈校準后: 0.05 nm | 機械: ± 0.2 nm |汞和氖燈校準后: ± 0.01 nm |
波長可重復性 | 0.13 nm |汞和氖燈校準后: 0.015 nm | Mechanical: ± 0.015 nm |汞和氖燈校準后: ± 0.0015 nm |
