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超精細(xì)低溫顯微拉曼系統(tǒng)
由美國(guó)Montana Instruments公司和Princeton Instruments公司聯(lián)合研發(fā)的超精細(xì)低溫顯微拉曼系統(tǒng)解決了長(zhǎng)期困擾科研人員的變溫拉曼測(cè)量問(wèn)題。創(chuàng)新的設(shè)計(jì)方案使得變溫拉曼測(cè)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(lái)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(guò)變溫測(cè)量更可以獲得材料更全面的信息。對(duì)于新材料或新性的研究，變溫顯微拉曼系統(tǒng)是十分強(qiáng)有力的工具。 |
超精細(xì)低溫顯微拉曼系統(tǒng)CryoRAMAN |
CryoRAMAN主要點(diǎn)
♦ 通過(guò)精確的溫度控制可以測(cè)量溫度依賴的相變、頻移、譜線寬度等材料性；
♦ 1小時(shí)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(shí)測(cè)量材料的光譜和電學(xué)可以獲得完備的材料性；
♦ 高數(shù)值孔徑鏡頭可以輕松觀測(cè)弱信號(hào)材料。
CryoRAMAN主要測(cè)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(xué)、光電輸運(yùn)測(cè)量
CryoRAMAN主要應(yīng)用方向
4K-350K范圍內(nèi)超精準(zhǔn)的控溫使得該系統(tǒng)除了傳統(tǒng)材料的變溫拉曼測(cè)量之外還可以測(cè)量低維材料的性，例如：
♦ 材料相變，Mott緣體（RuCl3, CrCl3）低溫下的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變，過(guò)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(yùn)動(dòng)； | ♦ 晶格結(jié)構(gòu)變化； ♦ 二維光電子學(xué)； ♦ 量子信息； ♦ 生物-傳感 |
CryoRAMAN集成與性能
對(duì)于低維材料的變溫或二維成像測(cè)量中由于材料的拉曼散射截面較小，光通量和探測(cè)器的靈敏度就顯得格外重要。本設(shè)備得到的無(wú)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(duì)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(dòng)（5K-300K） | |
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| 532nm光激發(fā)下WSe2 PL光譜，5秒收集時(shí)間 | 拉曼光譜（FERGIE®測(cè)量） |
變溫系統(tǒng)
| 恒溫器：基于Cryostation® S100 + 低費(fèi)用，*無(wú)液氦系統(tǒng)，無(wú)需低溫經(jīng)驗(yàn) + 全自動(dòng)，鍵運(yùn)行，鍵測(cè)量 + 超靈活，模塊化結(jié)構(gòu)，用戶易拓展 | 變溫樣品臺(tái)：ATSM + 低熱容設(shè)計(jì)的變溫臺(tái)，使溫度可以在幾秒鐘內(nèi)穩(wěn)定在設(shè)定溫度點(diǎn)，減少溫漂等待時(shí)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(xué)集成方式：橋式連接 高精度，預(yù)準(zhǔn)直的光學(xué)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(fù)雜的光路調(diào)節(jié)（激發(fā)激光、觀察相機(jī)、反射信號(hào)）。 ♦ 白光圖像：3MP相機(jī)&HB LED可調(diào)亮度光源、 定位、觀察拉曼待測(cè)區(qū)域和激光光斑的位置。 ♦ 激發(fā)：?jiǎn)文９饫w耦合DPSS激光 532nm（針對(duì)熒光背景樣品可選785nm選件） | ♦ 反射信號(hào)收集：Cryo-Optic®系統(tǒng) 無(wú)像差高數(shù)值孔徑（NA，0.75）成像系統(tǒng)方便測(cè)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(xué)測(cè)量 IsoPlan®提供超精細(xì)的高質(zhì)量成像和光譜分辨率，可大限度提升輸出信號(hào)的信噪比。 |
橋式連接模塊示意圖：1、長(zhǎng)通濾波預(yù)準(zhǔn)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(duì)于相變溫度較高或需要進(jìn)行高溫測(cè)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(tái)示意圖；（右）電學(xué)樣品臺(tái)示意圖 | |
♦ 電學(xué)測(cè)量
省去反復(fù)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，次實(shí)驗(yàn)同時(shí)測(cè)量電學(xué)和拉曼。結(jié)合電學(xué)和拉曼結(jié)果有助于立即對(duì)樣品性有個(gè)全面的判斷。CryoChip16樣品臺(tái)可直接與ATSM樣品臺(tái)兼容并提供16個(gè)DC通道。
♦ 偏振測(cè)量
可以很方便的通過(guò)更換拉曼濾波單元實(shí)現(xiàn)偏振拉曼測(cè)量，可對(duì)有序材料中分子趨向進(jìn)行測(cè)量。這對(duì)于晶體、二維材料、薄膜樣品較為重要。
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| 超精細(xì)低溫顯微拉曼系統(tǒng)（FERGIE®） | 超精細(xì)低溫顯微拉曼系統(tǒng)（IsoPlane®） |
CryoRAMAN設(shè)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(duì)位移4.2K-350K | <20um 光軸方向 <32um 焦平面內(nèi) |
溫度穩(wěn)定時(shí)間 | ~30秒 ATSM在全溫區(qū)范圍進(jìn)50K溫度變化 |
樣品位置漂移 | <1um/℃ 全溫區(qū)范圍 <100nm 峰-峰，值平臺(tái)溫度不變時(shí) |
拉曼激發(fā)波長(zhǎng) | 532nm或785nm 其他波長(zhǎng)可根據(jù)用戶需求而定 |
拉曼光斑尺寸 | 1~3um |
視場(chǎng)大小 | >30um |
熒光光源（選件） | 鹵素?zé)?/span> |
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(zhǎng)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(cè)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(gè)焦平面38.5 line pairs/mm @ 50% 對(duì)比度 | ≥15 line pairs/mm @ 50% 調(diào)制, 測(cè)量在焦平面中心。 ≥ 8 line pairs/mm @ 50% 調(diào)制, 測(cè)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(biāo)準(zhǔn)： (10 μm – 3 mm) 可選 (10 μm – 3 mm and 10 μm – 12 mm) |
波長(zhǎng)精確性 | 0.26 nm |汞和氖燈校準(zhǔn)后: 0.05 nm | 機(jī)械: ± 0.2 nm |汞和氖燈校準(zhǔn)后: ± 0.01 nm |
波長(zhǎng)可重復(fù)性 | 0.13 nm |汞和氖燈校準(zhǔn)后: 0.015 nm | Mechanical: ± 0.015 nm |汞和氖燈校準(zhǔn)后: ± 0.0015 nm |
