라만 결합된 원자 군대 현미경 검사법 & 분광학 - TERS와 AFM 라만 지휘관 위치를 알아낸 시스템

AZoNano의

목차

소개
원자 군대 현미경 검사법
라만 분광학
다음 단계
결합된 접근을 위한 해결책
지휘관 지방화된 AFM와 라만 측정
     보기 하나
     보기 2
TERS를 위한 준비: Innova 꽃창포
결론
Bruker에 관하여

소개

그들의 각각 사용자 기지가 일반적으로 확실히 다르더라도, 라만 원자 군대 현미경 검사법 및 분광학은 견본의 지상 속성에 관하여 데이터를 장악하기 위하여 이용되는 두 방법다입니다. 이 기술의 통합은 지킵니다 다양한 응용을 위해 사용될 수 있다는 것을. 이 응용 주는 두 기술 전부에서 주어진 무료한 정보를 결합한 시스템에 접근이 있는 연구원은 유효한 추가 정보로부터 혜택을 받을 수 있는 방법 둘 다 보고.

원자 군대 현미경 검사법

원자 군대 현미경 검사법에서는, 예리한 탐사기는 견본에 가까이 주어지고 그 거리에 군대 기지를 둔 되먹임 루프를 사용하여 붙들립니다. 1 차적인 되먹임 루프가 근거를 두는 군대, 전류, 지상 잠재력 및 특정 nanomechanical 속성은 측정될 수 있습니다. 연속되는 방법에 있는 분리된 위치에 검사하고 이 양을 측정해서 상대 견본 및 끝을, 선정한 견본 속성의 3차원 심상 만들 수 있습니다. 원자 군대 현미경 (AFM) 준비는 숫자 1.에서 보입니다.

보인 숫자 1.는 AFM 시스템, 끝, 점방식 검사 기계장치 및 자료 처리 부대의 기본적인 부분입니다.

라만 분광학

사정을 가진 전자기파의 상호 작용의 연구 결과는 분광학으로 알려집니다. 일반적인 종류는 형광, 적외선 및 라만입니다. 라만 실험에서는, 단색 빛은 견본에 집중되고 탄력이 없는 뿌려진 빛은 검출됩니다. 라만 분광계는 제공할 confocal 광학적인 준비가 수 있는 높은 공간적 해상도로부터 혜택을 받기 위하여 광학적인 현미경과 더불어 자주 사용합니다. 라만 흩어진 준비의 주요 콤포넌트는 backscattered 방사선을 조명하는, 레이저 높 효율성 레이저 선 거절 필터 집합하기 위하여, 견본을, 광학 및 입구 틈새, 회절 격자판 및 CCD 사진기를 가진 분광계입니다. 라만 간단한 분광계의 기본적인 개략도는 숫자 2.에서 보입니다.

라만 분광계의 숫자 2. 개략도. 견본은 단색 광원에 의해 조명됩니다. 레이저 광을 거절하는 필터를 통과 후에 그것은 CCD 칩에 삐걱거리는 것에 의해 그리고 imaged 이산됩니다.

숫자 3은 Bruker의 SENTERRA 라만 현미경을 사용하여 unfrosted 동물성 크래커를 위한 충전물의 십자가 구분한 피스의 층의 한에 취한 라만 스펙트럼을 보여줍니다.

(빨간) 많은 프로필렌을 위한 식품 포장 물자와 문서 스펙트럼의 층의 숫자 3. 스펙트럼 (검정).

스펙트럼은 문서 데이타베이스와 비교될 때, 층의 한개가 폴리프로필렌이다는 것은 종결될 수 있습니다. 층의 nanomechanical 특성을 결정하는 것은 가능하지 않습니다. 그러나 견본이 SENTERRA로부터 피크 군대 두드리는 특징이 있을 다중 상태 8 AFM로 옮겨질 때, 계수와 접착과 같은 매개변수의 정량화는 가능합니다. AFM에서 유래 계수 데이터는 숫자 4.에서 보입니다.

좌측에 숫자 4. 십자가 구분된 식품 포장 물자의 계수 지도. 외부 층은 폴리프로필렌으로 라만 데이터에 의해 확인됩니다. AFM 데이터는 기계적 성질의 정량화를 허용합니다. 오른쪽 횡단면 작의는 외부에서 안쪽 층에 계수에 있는 투하를 강조하고 매트릭스 보다는 더 높은 계수를 전시하는 중간 층에 있는 몇몇 입자를 제시합니다.

다음 단계

적당한 AFM 끝을 사용해서 지세와 전형적인 원자 군대 현미경 검사법 정보와 더불어 광학적인 지도를 취득하는 것이 가능합니다. 선형과 비선형 끝 지원된 분광학을 위한 일반적인 준비는 숫자 5.에서 보입니다. 적당한 AFMs를 위한 보기는 각각 투명하고 투명하지 않은 견본을 위한 Bruker의 촉매 그리고 Innova를 포함합니다.

선형과 비선형 끝 지원된 분광학을 위한 숫자 5. 장군 준비.

사건 빛과 끝의 적당한 조합이 선택될 때, 강한 전자장은 끝 정점에 형성됩니다. 끝에 의하여 필드 증진이 2 중 이다는 것을 숫자 6은 보여줍니다. 이 필드 증진은 라만 분광학이 나노미터 가늠자에 가능한 한다는 것을 확인합니다.

끝에 의하여 숫자 6. 필드 증진.

제약 산업에서는, 동일 화학 성분인에서 다형의 발생은 그러나 다른 결정 격자, 약의 속성을 위해 중요할 수 있습니다. 라만 분광학은 실행된 연구의 생산력을 증가할 수 있는 몇몇 AFM 기술을 가진 동질다상 및 지휘관 지방화를 공부하기 위하여 이용됩니다.

결합된 접근을 위한 해결책

결합한 계기를 사용하고 있는 동안, 어느 쪽이든의 성과를 손상하지 않는 것이 중요합니다. 고려될 2개의 전형적인 요인은 뒤에 오는 것 포함합니다.

  1. AFM에 있는 광검출기 소음을 유지하기 위하여는 AFM에 있는 낮은, 전형적인 光速 바운스 시스템은 3x10 광양자로/둘째로 변환하는 1mW의 대략 힘을 가진 공산분자18 에서 작동합니다. 음차와 같은 광학적인 측정 또는 비 광학적인 의견 시스템과 충돌하지 않는 것은 채택되어야 하다, 분광계의 동시 조작 및 AFM는 평행한 가깝 IR에 허용하기 위하여는, AFM 光速 바운스 시스템의 파장 그러므로 바꾸여야 합니다.
  2. 분광계 시스템은 수시로 시끄러운 외부 팬 또는 근해 냉각 장치에 의해 냉각되거나 AFM 부근에 열 양을 확실히 발광할 수 있는 몇몇 레이저를 사용합니다. 이들 모두 효력은 부정적으로 AFM 성과를 착탄할 수 있습니다. 난방 팬에서 소음은 되먹임 루프에 있는 불안정성에 있는 AFM 그리고 결과로 결합할 수 있습니다. 온도 변화는 AFM 편류하기 위하여 귀착되고 선정한 시계에 있는 끝을 지키기 위하여 그것을 아주 거친 만들 것입니다.

라만 현미경 및 AFM 결합에서 관련시킨 다른 물리적인 해결책이 장애에 의하여 실제로 실행 가능한 시킵니다. 그것은 가능성에 견본을 옮기기 위하여 디자인된 근거리왕복수송 단계 한쪽에서 다른 한쪽으로 일반적인 좌표계에 그(것)들을 등록하기 위하여 기기를 장치합니다 입니다. 두 계기 다 동시에 사용되는 수 있는 때 근거리왕복수송 단계에는 또한 증가한 생산력을 허용의 잠재적인 이득이 있습니다.

Bruker의 Horiba의 LabRam를 가진 산업 주요한 차원 아이콘을 통합하는 해결책은 데이터의 지휘관 지방화를 달성하고 두 시스템 전부의 고성능을 지킵니다.

차원 아이콘 단계는 좌측에 AFM 헤드와 권리에 라만 목적 사이에서 견본을 왕복합니다. 목적을 유출하는 빨간 반점은 라만 측정 도중 견본을 조명하는 라만 레이저입니다. 2개의 시스템은 아이콘 단계의 라만 AFM와 현미경 사이에서 견본을 왕복하기 위하여 정확도를 이용해서 기계적으로 결합되었습니다. 숫자 7은 (a) AFM 화상 진찰과 (b) 라만 화상 진찰을 위한 위치에 있는 견본을 가진 결합한 계기를 보여줍니다.

라만 현미경의 차원 아이콘 단계 그리고 광학 무기의 숫자 7. 전망.

Bruker는 혹평 성과 없이 거의 완전하게 AFM 작동을 자동화하는 ScanAsyst를 소개했습니다. 뒤에 오는 단면도는 지휘관 지방화한 측정에서 몇몇 결과를 토론합니다. Bruker에서 또 다른 해결책은 benchtop NEOS AFM 및 지휘관 위치를 알아낸 측정을 위한 방법 사이에서 견본을 옮기는 필요 없이 취급하는 똑바른 견본을 허용하는 숫자 8에서 보인 SENTERRA confocal 라만 시스템의 통합 디자인입니다.

숫자 8. Bruker NEOS SENTERRA AFM 라만 분광학 시스템.

SENTERRA가 강직한 광학적인 현미경으로 통합된 benchtop confocal 라만 현미경이더라도 반면, NEOS AFM는 현미경에서 높게 조밀한 강직한 광학적인 현미경으로 객관 통합 유숙합니다. 이것은 시스템을 AFM와 라만 최빈값에서 일하고 견본을 질문하기 위하여 Nomarski 미분 방해 대조와 같은 표준 광학적인 (DIC) 기술을 이용하는 가능하게 합니다.

지휘관 지방화된 AFM와 라만 측정

보기 하나

뒤에 오는 단면도는 지휘관 지방화한 측정에서 몇몇 결과에 대하여 말합니다. 첫번째 금속 기질에 에폭시 화합물을 보여줍니다. 분석은 예를 들면을 사용하여 지역의 선택으로, 정규 brightfield 대조 시작합니다. 사용자가 선택한 명령에 있는 AFM 그리고 라만을 장악하는 것이 가능합니다. 숫자 9는 그런 순서를 보여줍니다. 밝 필드 광학적인 심상은 좌측 및 견본 지세에 AFM에 의해 취득되어 오른쪽 보이다 보입니다. 사용자의 통합은 순서의 한가운데에 라만 지도에 있는 스펙트럼 지역 결과를 선정했습니다.

숫자 10에 있는 2개의 스펙트럼은 견본의 다른 고도의 점에 취했습니다. 1004 cm에 고강도 페닐기 반지 진동은-1 견본의 더 낮은 지구에서 1014 cm에 비 방향족 기준선과 비교된 강렬이 견본의-1 더 두꺼운 부분에서 더 낮더라도 반면 찾아낼 수 있습니다. 숫자 9의 한가운데에 라만 지도는 이것을 명확하게 보여줍니다. 견본의 입체 오리엔테이션은 라만 데이터로 알려집니다. 분자 오리엔테이션은 견본의 두껍고 더 얇은 지역에서 다릅니다.

(남겨둔) 밝 필드 광학적인 심상을 가진 숫자 9. AFM 라만 취득 순서, (중앙) 라만 지도 및 (적당한) AFM 견본 지세 심상.

숫자 10. 숫자 9.에 있는 견본에게서 취하는 라만 2개의 스펙트럼.

보기 2

동질다상은 1개 결정 구조에서 존재하는 물자의 기능 입니다. 뒤에 오는 보기는 Yttria 안정된 지르코니아 polycrystals (Y-TZP)에 연구 결과를 기술합니다. Y-TZP는 그것의 생체 역학과 심미적인 특성을 위한 치과 이식에서 자주 사용합니다. 물자는 정밀한 분말에서 소결되고 사각형 양식에서 결정될 수 있습니다. 숫자 11에서 보인 2개의 스펙트럼은 견본의 다른 위치에 장악되었습니다. 공산분자에서 보인 Y-TZP에 스펙트럼에 첨단은 기인합니다. 파란 스펙트럼은 명확하게 추가 첨단을 보여줍니다. 추가 첨단을 고립시키고 문서 데이터에 비교한 후에, ZrO의 단사정 단계에 할당됩니다2.

숫자 11. 세라믹 견본의 라만 스펙트럼. 빨간 곡선은 녹색 곡선이 추가 단계의 존재를 건의하는 동안 단지 Y-TZP를 보여줍니다

붙박이 DIC 광학적인 대조 및 AFM 목적 덕분에, charcteristically 다른 지상 형태학의 2개의 패치를 보여주는 견본의 지구는 확인되었습니다. AFM로 다만 매끄럽거나 거친 것과 같이 그(것)들 정의에 소밀의 더 양을 정하는 것이 가능합니다. 매끄러운 지구의 평균 소밀은 거친 지구가 15.7 nm를 평균하더라도 반면, 8.7 nm입니다. NEOS AFM의 자동화한 분석 특징은 추가 분석을 가능하게 합니다. 입자 크기는 사각형에서 단사정에 변경에 있는 중요한 역할을 할 수 있습니다. 입자 크기는 AFM 데이터에서 추출될 수 있습니다. 숫자 12는 매끄럽고 거친 패치의2 83 x 83 um DIC 심상 및 곡물을 강조하는2 견본의 매끄러운 지역의 10x10umAFM 심상을 보여줍니다. 0.56의 평균 입자 크기가 분석에 의하여 um 열매를 산출합니다2.

숫자 12. DIC와 입자 크기 데이터. (남겨두는) 광학적인 심상은 견본에 매끄럽고 거친 패치를 묘사합니다. (맞은) 매끄러운 지구의 AFM 데이터는 자동화한 곡물 승인 및 분석 후에 입자 크기 세부사항에게 제공합니다.

SENTERRA 라만 현미경의 지도로 나타내는 특징으로, 이전에 지형도 작성으로 성격을 나타낸 매끄럽고 거친 지역을 보여주는 지역의 지도를 장악하는 것이 가능합니다. 일단 라만 스펙트럼의 지도가 장악되면, SENTERRA 소프트웨어는 사용자 선정한 지역의 통합 강렬을 음모를 꾸미기 가능하게 합니다. 이 예제에서, 180-184 cm에서 지역은-1 이 지구가 단사정 단계만 동안 존재한 첨단을 강조한 대로, 선정되었습니다. 적합한 색체 배합 설계에 있는 강렬을 보여주어서, 사각형과 단사정 발생의 라만 2차원 지도는 생성됩니다. 지도 및 대응 DIC 심상은 숫자 13에서 보입니다. 지휘관 지방화한 AFM를 사용하여, 라만 및 DIC 현미경 검사법은 나노미터 가늠자에 프로세스의 연구 결과를 가능하게 했습니다.

숫자 13. DIC와 라만 지도.

TERS를 위한 준비: Innova 꽃창포

TERS에서는, 끝은 끝 견본의 보전성에 영향을 미치기 없다면 견본에 일 되도록 가깝게 필요가 있습니다. 추가적으로, 금속 끝은 증진을 위해 필수적입니다. STM는 이 필수품을 통합하고 몇몇 끝 모양, 결합 기계장치 및 그밖 가변의 충격을 공부하는 쉬운 쪽을 제공합니다. AFM 끝을 흥분하고 라만 신호를 집합하는 우수한 쪽은 끝 축선에 관하여 60° 각으로 라만 목적을 두기 위한 것입니다. 옆 조명 계획은 이론적인 연구 결과에 있는 TERS를 위한 가장 높은 증진 요인을 보여주었습니다. 기하학측 에 이것을 사용하여 준비는 숫자 14에서 보인 Innova 꽃창포에서 실현됩니다.

숫자 14. Bruker Innova 스캐닝 탐사기 Microsope 및 Renishaw inVia 라만 현미경의 TERS 준비되어 있는 조합. 광학적인 연결은 작전된 트랙볼을 통해 달성되 무기를 간색하.

그것의 개방상태 때문에, Innova는 불투명한 견본에 TERS를 위한 플래트홈으로 빌려줍니다; 그것에는 아주 안정되어 있는 저잡음 닫힌 루프 의견 시스템, 및 가깝 IR 의견 다이오드가 있습니다. 그것은 편리한 엇바꾸기를 가진 STM 그리고 다양한 AFM 최빈값에서 작전될 수 있습니다. Innova는 Renishaw의 inVia 현미경과 TERS, confocal 라만 및 지휘관에 의하여 지방화된 측정을 가능하게 하기 위하여 통합됩니다.

AFM 및 라만 현미경 둘 다의 통제는 AFM 컴퓨터에서 존재하는 소프트웨어 꾸러미에 의해 행해집니다. 그런 준비로 달성된 숫자 15에 TERS 데이타세트의 보기는 나타납니다. 이용된 견본은 염료가 문서 데이터 유효한 공작석 녹색입니다. 제출된 사건 레이저 힘의 다만 약간 마이크로 와트를 사용하여 0.1s 만큼 적게 것 같이 스펙트럼은 취득될 수 있습니다.

숫자 15. 633nm에 의해 분명히된 금 끝을 사용하여 장악된 공작석 녹색의 TERS 스펙트럼은 표면의 위 다양한 거리에 점화합니다. 꽃창포 Innova-InVia 조합을 사용하는 취득되는 데이터. 끌어 넣어진 스펙트럼에 접근된 끝과 피크 강렬을 비교해서, 사람은 명확하게 라만 최빈값의 증진을 볼 수 있습니다.

결론

지휘관 지방화하기 기계 사용이 가능하기 때문에, 연구원은 nanoscale 속성과 구성에 관하여 세부 사항 정보를 제공해 라만과 스캐닝 탐사기 기술과 같은 광학적인 분광학 기술을 사용하여 견본을 공부할 수 있습니다. Bruker는 차원 아이콘, 영화 영사기 촉매NEOS SENTERRA 시스템을 불투명한 견본 및 투명한 견본을 해결책을 제공합니다. TERS는 추가 조차 해결책 한계를 밀고 나노미터 가늠자에 화학 정보의 수집을 가능하게 하고 약속합니다. 이 향상된 연구를 위한 Bruker의 해결책은 투명하고 불투명한 견본을 위한 촉매 그리고 Innova를, 각각 포함합니다.

Bruker에 관하여

Bruker Nano 표면은 그들의 강력한 디자인 및 사용 용이를 위한 그밖 상업적으로 이용 가능한 시스템에서 우수한 원자 군대 현미경/스캐닝 탐사기 현미경 (AFM/SPM) 제품을 제공합니다, 하는 동안 고해상 유지. 우리의 계기 전부의 일부분인, NANOS 측정 헤드는 표준 연구 현미경 목적 보다는 아니 더 크다 준비 콤팩트를 이렇게 만드는 공가 편향도 측정을 위한 유일한 광파이버 간섭계를 채택합니다.

이 정보는 Bruker 계속 Nano 표면에 의해 제공된 물자에서 sourced, 검토해서 그리고 적응시켜 입니다.

이 근원에 추가 정보를 위해, Bruker Nano 표면을 방문하십시오.

Date Added: Oct 19, 2011 | Updated: Jan 23, 2014

Last Update: 23. January 2014 11:17

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