8
低溫強磁場拉曼顯微鏡-cryoRaman
低溫強磁場拉曼顯微鏡cryoRaman由德國attocube公司與德國WITec公司聯(lián)合開發(fā)。該顯微鏡集成了attocube進的低溫恒溫器和納米定位器技術，以及WITec公司系列顯微鏡的高靈敏度和模塊化設計。
該系統(tǒng)融合了高分辨率共焦顯微鏡和超靈敏光學元件，用于低溫和強磁場下的顯微拉曼光譜。cryoRaman是個高度用戶友好的交鑰匙系統(tǒng)，配有激光源（可提供波長532nm、633nm和785nm，其他可根據(jù)要求提供）、超高通量光譜儀，包括Peltier 制冷CCD（FI、DD和EMCCD，根據(jù)要求）和進的拉曼控制器/軟件包。
儀器使用套xyz定位器在幾毫米范圍內(nèi)對樣品進行粗略定位，并使用壓電掃描器，即使在低溫下也具有較大的掃描范圍。拉曼圖像是通過相對于激光焦點對樣品進行掃描并測量每個像素的拉曼信號的光譜分布來獲得的。這是次，在高磁場中的至低溫度下進行拉曼成像，很容易的獲得很棒的空間、光譜和深度分辨率。
對高溫超導體和其他新材料（如石墨烯）的研究導致了對低溫和高磁場下拉曼顯微鏡的大量需求。cryoRaman正好滿足這些需求，并允許用戶在寬溫度范圍（1.8至300 K）和高達15 T的磁場下記錄拉曼圖像和拉曼光譜。在具有強電子-聲子耦合的材料中，如石墨烯，低溫拉曼光譜是研究樣品機械和電子性質(zhì)的非常有效的工具。個復雜的軟件允許分析、排序、平均和后處理光譜，使用戶能夠調(diào)查拉曼征中的細節(jié)和指紋。
主要點
→ 以前所未you的分辨率和速度進行光譜成像
→ 每個像素點自動獲取拉曼光譜
→ 低振動閉循環(huán)低溫恒溫器
→ 大磁場下變溫
→ 變溫范圍：1.8K-300K
→ 磁場強度：9T, 12T, 9T-3T, 9T-1T-1T, 5T-2T-2T
→ 應用范圍廣泛: 低溫拉曼與熒光光譜
→ 升功能包含：低波數(shù)與偏振測量。
主要參數(shù)
儀器類型 | 低溫強磁場共聚焦拉曼顯微鏡 |
兼容性 | 頂部進樣低溫恒溫器，或者集成到光學平臺 |
物鏡 | 高數(shù)值孔徑低溫物鏡，LT-APO/532-Raman, LT-APO/633-Raman, LT-APO/NIR，其他物鏡可選 |
主要征 | 低波數(shù)拉曼測量：探測低于10個波數(shù)拉曼信號；偏振測量等其他升 |
工作模式 | |
成像模式 | 單點測量或者拉曼，熒光與光致發(fā)光成像 |
可選升 | 偏振控制與分析 |
分辨率 | |
空間分辨率 | 于400納米（532nm激發(fā)光） |
縱向分辨率 | 于2微米（532nm激發(fā)光） |
探測 | |
光譜儀 | 無鏡高通量光譜儀，焦距300mm；其他可選 |
過濾器 | <90cm-1 (RayLine Coupler), <10cm-1 (RayShield Coupler) Raman cut off (可選) |
光柵 | 532nm激發(fā)光：600/mm and 1800/mm (BLZ 500nm)，自動化三光柵轉(zhuǎn)臺；其他可選 |
光譜分辨率 | 于1 cm-1/pixel （1800/mm光柵） |
CCD相機 | 高靈敏度背照式CCD探測器，在20°C室溫下冷卻至-60°C，1024x127像素，90%的量子效率532nm，100kHz讀出；FI, DD, EMCCD等可選 |
視野范圍 | 大于40微米 |
樣品定位 | |
行程范圍 | 5 x 5 x 4.8mm3 |
掃描范圍 | 50 x 50 um2@300K, 30 x 30 um2@4K, |
樣品托 | ASH/QE/8/CFM or ASH/QE/4CX |
工作環(huán)境 | |
溫度范圍 | 4K..320K (attoDRY800 with LT-APO shroud); 1.8K..300K (attoDRY2100) |
磁場范圍 | 大12T（取決于磁體） |
激發(fā)光 | |
激發(fā)波長 | 532nm, 633nm, 785nm， 其他可選 |
掃描控制器與軟件 | |
掃描控制 | 基于WITec USB 3.0 FPGA的掃描器控制低溫掃描器、控制光譜儀和全自動化控件（如選） |
軟件 | 功能強大的WITec視頻和數(shù)據(jù)采集軟件包分析 |
其他可選升 | |
自動化 | TruePower（校準激光功率）、自動快門、自動在白光和拉曼之間切換，自動校準 |
軟件升 | TrueMatch：用于光譜分析和建立光譜數(shù)據(jù)庫 |
cryoRaman：功能點
1、WITec 拉曼光譜儀
WITec拉曼光譜儀是超高通量光譜儀（UHTS），為高速高分辨率拉曼成像而開發(fā)。我們提供六種不同焦距的模型，以適應多種激光激發(fā)波長（UV到IR）和光譜分辨率要求。
· UHTS具有高達70%的透射率，門為具有挑戰(zhàn)性的拉曼成像和弱光強光譜應用而設計。 · 每個光譜的采集時間<1 ms。 · 自動三光柵轉(zhuǎn)臺多可容納三個光柵。我們提供多種光柵，以滿足光譜范圍和分辨率的個別要求。 · 多種類型的CCD相機，具有異的量子效率。 |
|
2、偏振光測量
偏振光控制與分析： · 偏振器使線偏振光的方向旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)換成圓偏振光。 · 分析器選擇出射光束的偏振方向。 · 偏振片和分析儀的立旋轉(zhuǎn)，可匹配樣品的晶軸。 · 偏振器和分析儀可以手動和電動配置。 |
|
3、超低波數(shù)檢測升
· 允許對小于10 cm-1 的超低波數(shù)信號進行拉曼光譜測量 · 提供靠近瑞線的斯托克斯和反斯托克斯拉曼信號的附加信息 · 提供各種激光波長（488、532、633和785 nm）的用濾波器組 |
|
4. WITec 軟件
· 樣本定位和掃描由新穎直觀的WITec Suite FIVE軟件控制的attocube定位器和掃描器實現(xiàn)。 · WITec套件五包括個強大的軟件環(huán)境，用于數(shù)據(jù)采集、評估和處理，甚至包括大數(shù)據(jù)量和3D掃描。 · 集成向?qū)е笇в脩敉瓿烧麄€實驗，從初始設置和采集到數(shù)據(jù)和圖像后處理，并簡化高質(zhì)量圖像的生成。 · *的手持控制器EasyLink提供了個觸覺和即時界面，用于指導自動平移臺、物鏡轉(zhuǎn)臺、照明和聚焦。 · TrueMatch軟件（可選升）組件可訪問現(xiàn)有拉曼光譜數(shù)據(jù)庫，并開發(fā)新數(shù)據(jù)庫。 |
|
測試數(shù)據(jù)
■ WSe2樣品低溫拉曼成像與低波數(shù)測量
(a) 低溫拉曼成像，溫度120K。 (b) 不同層數(shù)WSe2的拉曼光譜。(c)低波數(shù)拉曼光譜。
■ 碳納米管低溫拉曼測量：高空間分辨率
(a) 碳納米管拉曼成像，溫度2K。(b，c) 拉曼光強隨空間分布關系。(c)碳納米管與襯底拉曼光譜。
■ 變溫熒光光譜測量
(a-d) 不同溫度下，WSe2熒光光譜峰位成像。(e)不同溫度下，WSe2熒光光譜數(shù)據(jù)。
■ 低溫與強磁場下，偏振拉曼光譜測量
上圖： 雙層與三層WSe2，偏振拉曼光譜測量。溫度2K。
■ 低溫與強磁場下，偏振拉曼光譜測量
上圖： 單層MoS2，偏振拉曼光譜測量。磁場9T，溫度2K。
■ 不同強度磁場下，偏振拉曼光譜測量
上圖： MoS2材料，不同偏振條件，拉曼光譜強度比圖像。不同磁場強度，溫度2K。
發(fā)表文章
· Xiaodong XU, et al. Highly anisotropic excitons and multiple phonon bound states in a van der Waals antiferromagnetic insulator, Nature Nanotechnology (2021)
· Yu YE?, et al. Odd-Even Layer-Number Effect and Layer-Dependent Magnetic Phase Diagrams in MnBi2Te4, Phys. Rev. X 11, 011003, (2021)
· Xiaodong XU, et al. Direct observation of two-dimensional magnons in atomically thin CrI3, Nature Physics 17, 20–25(2021)
· Yanhao Tang , et al. Simulation of Hubbard model physics in WSe2/WS2 moiré superlattices, Nature, 579, 353–358(2020)
· Xiaoxiao ZHANG, et al. Gate-tunable spin waves in antiferromagnetic atomic bilayers,Nature Materials 19, 838–842(2020)
· Nicolas Ubrig?, et al. Design of van der Waals interfaces for broad spectrum optoelectronics, Nature Materials,19,299–304 (2020)
· Xiulai XU, et al. Enhanced Strong Interaction between Nanocavities and p-shell Excitons Beyond the Dipole Approximation. Physical Review Letters, 122,087401(2019)
· Tingxin LI, et al. Pressure-controlled interlayer magnetism in atomically thin CrI3,Nature Materials18, 1303–1308(2019)
· Chaoyang LU, et al. Towards optimal single-photon sources from polarized microcavities, Nature Photonics, 13, 770–775 (2019)
· Surajit Saha, et al. Long-range magnetic coupling across a polar insulating layer, Nature communications, 7:11015, (2016).
· W. YANG, et al. Electrically Tunable Valley-Light Emitting Diode (vLED) Based on CVD-Grown Monolayer WS2. Nano Letters 16, 1560-1567, (2016).
· He, Y. M.; et al. Single quantum emitters in monolayer semiconductors. Nature Nanotechnology 10, 497-502,(2015).
· Shang J.;et al. Observation of Excitonic Fine Structure in a 2D Transition-Metal Dichalcogenide Semiconductor. ACS Nano, 9, 647-655, (2015)
