近场扫描显微镜

alpha300 RS – 原位关联的拉曼和扫描近场光学图像 对于拥有挑战性实验要求的用户来说，alpha300 RS将共聚焦拉曼图像及突破光学衍射极限的扫描近场光学显微镜结合在一起。Alpha 300RS在一台设备上继承了所有的Alpha 300R显微拉曼功能，Alpha 300S扫描近场光学显微镜功能和许多AFM操作模式。 Alpha 300S扫描近场光学显微镜主要特点l 所有alpha300 R (拉曼) 和alpha300 S (近场) 的性能集成到一个显微镜系统内l 优异的原位化学组分分析（拉曼）和超高分辨率表面成像（近场）的结合l 只需要转动物镜转盘即可在两种技术间轻松切换l 两种测量间无需移动样品 Alpha 300S扫描近场光学显微镜应用实例 剥离石墨烯的表面拓扑结构VS拉曼图像左图：表面拓扑结构及沿蓝线的轮廓曲线右图：石墨烯G峰沿红线的强度变化曲线 Alpha 300S扫描近场光学显微镜性能通用拉曼操作模式l 拉曼光谱成像：连续扫描的拉曼高光谱全谱成像，每个样品点都能获得完整的拉曼光谱l 平面2D和包含深度Z方向的3D成像模式l 快速和慢速时间序列l 单点及Z方向深度扫描l 光纤耦合的UHTS 系列光谱仪，专为弱光应用的拉曼光谱设计l 共聚焦荧光显微镜功能l 明场显微镜功能 近场显微镜操作模式l 扫描近场光学显微镜模式：底部激发顶部收集（远场激发近场收集）模式，顶部激发底部收集（近场激发远场收集）模式，探针收集（近场激发近场收集）模式l 共聚焦(CM)模式：透射，反射，荧光（可选）l 近场-原子力联用：Alpha 300A的所有模式均可选l 固定底部透射照明l 全内反射照明模式（可选） 原子力显微镜操作模式l 接触模式l 横向力模式l 其他可选 各类拉曼升级选项（如true surface等）l 多种激光可选择l 多种光谱仪可选择l 自动共聚焦拉曼成像l 自动多区域多点测量l 可升级超快拉曼图像模式(需配置EMCCD和Piezo样品台，可获得每秒1300张光谱的速度)l 可升级落射荧光照明l 自动聚焦功能l 显微镜观察法可选，如暗场，像差，偏光，微分干涉等 超高通光量UHTS光谱仪l 各类透射式波长优化谱仪可选 (UV, VIS or NIR)，均为弱光拉曼光谱设计l 光纤耦合，70%超高光通量l 优异的成像质量，光谱峰形对称无像差 控制电脑WITec控制和数据采集，处理软件

Molecular Vista 散射式扫描近场光学显微镜 ——10nm以下空间分辨可见-红外成像与光谱采集随着近些年对于纳米光子学、表面等离极化激元、二维材料以及范德华异质结构等领域的深入研究，扫描近场光学显微镜 (Scanning Near-field Optical Microscope, SNOM) 已成为研究这些领域的不可或缺的表征手段。虽然扫描近场光学显微镜在散射式模式(s-SNOM)下的空间分辨率有了很大的提升，但是在实际使用上仍然得十分繁杂。在这一背景下，美国Molecular Vista应运而生，推出了全新一代散射式扫描近场光学显微镜Vista-SNOM！有别于传统的扫描近场光学显微镜，Vista-SNOM基于专利的光诱导力显微镜（Photo-induced Force Microscope, PiFM)技术，通过检测探针与样品之间的偶极交互直接获得样品表面的场强分布，无需远场光学探测器。这不仅杜绝了远场信号的干扰，也无需像SNOM那样配置多个不同波段光学探测器。光诱导力显微镜的检测端可无缝适应紫外～射频，用户仅需考虑如何将激发光激发至样品。Vista-SNOM在光诱导力显微镜模式下实测的场强结果与模拟结果高度吻合，同时也具备了s-SNOM模式。这使得科研人员可以将PiFM场强结果与s-SNOM场强结果进行对比分析。s-SNOM 散射式扫描近场光学显微镜案例下图为金铝二聚体分别在480nm和633nm不同偏振方向激发后的场强分布，图a,b的实测场强与图c,d的理论模拟是否吻合，金铝二聚体间隔仅为5nm!摘自“Wavelength-dependent Optical Force Imaging of Bimetallic Al-Au Heterodimers, Nano Lett. 2018”上面提到拉曼信号的增强主要源于局域表面等离子体共振(LSPR)的电磁场增强，下图为基于银颗粒阵列的表面增强拉曼衬底(SERS)的场强分布，图f的FWHM结果显示光诱导力显微镜实现了3.1nm的空间分辨。摘自“Fabrication and near-field visualization of a waferscale dense plasmonic nanostructured array, RSC Adv. 2018”

**********************近场扫描光学显微镜的基本构造******************** 进行NSOM实验，必须将点光源靠到样品表面纳米距离，然后点光源扫描样品表面，再收集探测经过样品表面的光学信号。我们使用经金属涂层处理的带孔洞椎形光纤作为NSOM探针。光经耦合进入探针，从亚光波长孔径的探针尖端发出，NSOM的分辨率就是由孔径的大小决定(最优可以达到50纳米)。点光源和样品表面的距离通常通过正常的力反馈机制(与AFM相同)控制，因此可以进行接触、敲击和非接触模式的NSOM实验。针对不同的材料和实验，通常有四种NSOM操作模式： * 透射模式成像&mdash &mdash 样品经过探针照明，光通过样品并与样品相互作用后被收集探测；* 反射模式成像&mdash &mdash 样品经过探针照明，光从样品表面反射并被收集探测；* 收集模式成像&mdash &mdash 样品经远场光源照明(从上或下面均可)，探针将光信号从样品表面收集；* 照明收集模式成像&mdash &mdash 用同一根探针同时进行照明和收集探测反射光； 在近场光学领域，部分扫描模式只有通过Nanonics提供的独特玻璃光纤探针才能完成，因为我们独特的光纤探针具有很好的波导性能。 收集的光可通过多种探测器探测，如APD(Avalanche Photo Diode)、PMT(Photomultiplier Tube)、InGaAs探测器、CCD或通过光谱仪探测，通过探测器得到的信号经过数据处理得到样品材料的NSOM图像。技术参数：原子力扫描表征-接触模式（可选）-探针或者样品扫描都具有所有原子力显微镜的操作模式。近场光学成像和激发表征 -透射，反射，收集，激发模式界面差别对比表征 -反射和透射模式折射系数分析表征 -反射和透射模式热导和阻值扩散分析表征-接触AC模式-无反馈激光通过外部媒介导入半导体，使用音叉反馈在线远场共聚焦拉曼和荧光光谱成像-反射和透射模式-针尖增强拉曼散射和在超薄层面上做选择性拉曼散射，例如应变硅纳米刻蚀-纳米&ldquo 笔&rdquo 探针输送多种化学物质和气体-近场光学刻蚀和常规方式的纳米刻蚀技术比如电子氧化等，并且可-以同时使用另外一根探针做在线同步分析纳米压痕-使用兆级帕斯卡压强，通过另外一个附加探针的在线同步分析将力学探针精确定位和控制。++++++SPM 扫描头参数样品扫描器-压电扫描平台 （3D 扫描台&trade ）-高度7毫米探针扫描器-四个独立控制的压电扫描平台（3D 扫描台&trade ）模块-高度7毫米扫描范围 -每根单探针扫描范围30 微米 (XYZ方向)-仅样品扫描器扫描范围100微米(XYZ方向)-样品扫描器和单探针扫描器扫描范围130微米 (XYZ方向)-样品扫描器和双探针扫描器扫描范围160微米(XY方向)扫描分辨率- 0.05 纳米 (Z方向)- 0.15纳米(XY方向)- 0.02纳米(XY方向) 低电压模式粗定位-样品粗调定位： XY 马达驱动范围5mm-分辨率0.25微米-针尖粗调定位：-XY方向马达驱动-驱动范围5mm-分辨率0.25微米-Z方向马达驱动-驱动范围10mm-分辨率0.065微米反馈机制-音叉反馈（标准）-激光反射反馈（可选）常规样品尺寸-标准尺寸可达到16毫米-使用上置光学显微镜操可达到34毫米-不使用样品扫描方式可以达到55毫米-有些客户样品尺寸达到200mm也能扫描-非常规尺寸样品：例如横截面高低起伏较大的样品等一些特殊形状样品探针-独特的玻璃探针，针尖可以提供不同的形貌和参杂金属颗粒或者涂层各种形式的常规硅悬臂探针也可以使用 ++++++成像分辨率远场成像分辨率 -到达衍射限制光学成像分辨率 -非共聚焦下光学分辨率500纳米左右共聚焦成像分辨率-200纳米近场光学成像分辨率-安装时保证100纳米分辨率；50纳米分辨率也可以提供形貌成像分辨率-Z 方向噪音有效值0.05 纳米（RMS）-XY 横向分辨率：根据样品和针尖直径情况热学成像分辨率-至少100纳米阻值成像分辨率-至少25纳米++++++热学&阻值成像温度参数-300度或者更高，要考虑样品情况热学参数-独特的双根纳米铂丝嵌在绝缘玻璃探针中-热敏感度0.01 º C-测量阻值改变速率为0.38 &Omega /º C阻值特点-独特的双根纳米铂丝嵌在绝缘玻璃探针中并且可以做出不同的形状结构和涂层-超高电势分辨率-接触电阻极微小-电学稳定& 抗氧化 ++++++在线光学和电子/离子光学扫描同步完成可以完成的表征类别-远场光学，共聚焦光学，近场，微区拉曼，扫描电子显微镜（SEM）或者聚焦离子束（FIB）整合优势 -样品扫描台上下光路开阔，可以做光学或电子/离子光学特征同步扫描联用-将多形式的光学显微镜整合在一起，包括上置光学显微镜和下置光学显微镜同时整合在探针扫描平台上-整合了多种标准微区拉曼180度背反射几何形貌配置。下置光学显微镜和Nanonics独特的上下置光学显微镜可以做不同的透明和非透明样品-具有多种常规的远场光学操作模式包括相位成像和界面差别对比-可以使用上置，下置和双置光学显微镜做任何模式近场光学扫描，无需更换扫描头保证了实验结果稳定性和可重复性。探测器类别-PMT， APD 或者InGaAs 红外探测器激光光源-可提供深紫外到近红外激光电视频系统 -在线CCD 视频成像主要特点： 独特的多探针系统Nanonics原子力显微镜最多可以同时进行四探针测试，光纤探针各自独立控制，可以同时分别、独立进行如滴液、加压，电学，热学方面的测试等不同的工作。专利技术的独特扁平3D 扫描台具有专利技术的扫描台上下光路开阔，可以将上，下置光学共聚焦显微镜整合到AFM扫描平台上，在无需更换任何探头的情况下同步完成的一系列的探针扫描，光学测量，力学测量，热学电学测量等测试手段，节约了用户大量的时间和精力并保证了样品测试的连贯性。通常很多厂家仪器做不同测试的时候探头都需要更换，不能同步联用并且费时费力。Nanonics这项专利是优势技术，并且探针扫描台和样品扫描台可以独自运作，即可以探针不动，样品移动；或者样品不动，探针移动。扫描的步进位移通过压电陶瓷驱动精度极高，Nanonics原子力显微镜分别提供一个85um样品扫描台和30um探针扫描台，XY方向的扫描范围是110*110um。尤其是Z方向的大扫描范围是所有AFM厂家无法提供的。另外一个3D扫描台提供探针扫描和样品扫描两种模式，在所有AFM 电镜中是独特的设计。独特的音叉反馈机制常规的AFM反馈通过激光反射反馈，具有噪音大，调试困难，受干涉情况；尤其在液体中或者做光学测试的时候，例如近场光学，AFM-Raman测试中，容易被干涉或者干涉有效信号。音叉反馈采用常规力学反馈避免了以上所有弊病，安装简单，结构稳定。专利技术的悬臂光纤弯针 。Nanonics 原子力显微镜的玻璃探针可提供畅通的光学通道，光线能以与传统直线式近场光学元件相同的效率和偏振性传输到探针尖端。玻璃探针可以做成中空型，用于加载光纤或实现Nano-Pen功能。多种探针通用平台Nanonics 原子力显微镜系统不仅可以使用玻璃光纤探针，也可以使用传统的商业化AFM/NSOM硅探针，提供了一个通用多探针使用平台。客户也可以要求使用常规硅悬臂探针。另外Nanonics还可以根据客户不同的需要定制探针。无与伦比的Z 方向探测深度MV4000在Z方向最大可探测深度为140um，非常适合深沟状样品。独特的悬臂设计不仅能探测深沟底部的形貌，而且可以对侧面进行检测。常规的硅悬臂探针无法做深沟探测。独特的光学友好性Nanonics原子力显微镜的玻璃光纤探针可提供畅通的光学通道，可同时和正置与倒置显微镜配合使用，实现透射式、反射、照明模式、收集模式（Nanonics独有的）等多个功能。光纤探针具有良好的光学性能和光导性能，这是硅悬臂探针无法做到的。拉曼连用平台MV4000的玻璃光纤探针具有光学友好特性，可与拉曼光谱仪整合，例如常用的Reinshaw 和JY Raman系统。可实现在线AFM形貌扫描，拉曼Mapping，自动共聚焦，提高拉曼的精度。配合NSOM可以完成微区Raman，并且还可以做荧光和微区荧光扫描。由于独特的扫描平台，AFM-Raman 联用不仅可以扫描透明样品还可以扫描不透明的块状和薄膜样品，这也是在AFM-Raman 联用案例中独特的设计。独有的TERS玻璃探针Nanonics在玻璃光纤探针的尖端采用专利的独立金球技术，与其他涂层探针相比，不会因在长时间使用后，受到激光影响而脱落，更为稳定，效率更高。配合独特的扫描台设计，可以在光源位置找到最佳激光偏振位置获得最好的TERS信号源。这也是其独特功能。