成像椭圆光度仪原理

10月30日HORIBA举办了2017 Optical School系列在线讲座第五场——光谱技术在半导体领域中的应用，涉及：拉曼、椭圆偏振、光学光谱和辉光放电，四种光学光谱技术，为大家带来满满的知识技能包。课上同学们积留言互动，那么针对这三种光学光谱技术，大家都有哪些疑问呢，我们一起来看一看。光学光谱1. 什么是CCD TE制冷？CCD探测器的制冷方式一般分为两种：热电制冷（TE）和液氮制冷（LN2）。热电制冷就是通过帕尔贴效应，将热量从芯片带走；液氮制冷是通过液氮气化吸收热量来降低温度。2. 5K和10K的低温是怎么实现的。采用低温恒温器，闭循环低温恒温器或消耗液氦型低温恒温器可以实现5K和10K的低温，将样品放置在低温恒温器中测量。3. PL Mapping测量的是什么？相对宏观测试而言，微观尺寸的光致发光光谱更能表征样品的性质，并且能够展现更多的细节信息，在进行显微测量时，我们对整个样品表面进行扫描，得到所有测量点的光致发光光谱，这个过程称为Mapping。4. MicOS的PL和拉曼光谱仪测试的PL谱是一样的吗？原理上是一样的，都属于光致发光光谱，区别在于：MicOS光谱仪所采用的光谱仪焦距长度跟拉曼光谱仪不一样，光谱分辨率也不一样；拉曼光谱仪主要是为了拉曼测试而设计，它的探测器CCD通常覆盖到1000nm左右，有些型号的拉曼光谱仪不能拓展光谱范围到近红外波段，而MicOS可以灵活方便地拓展光谱范围从紫外到近红外（200-1600nm）。5. 激光测试固体光谱时需要滤光片吗？推荐加滤光片，因为激发激光的能量很强，激发样品的同时，部分激发光会通过反射与信号光一起进入探测系统，可能产生杂散光，为了避免干扰，建议加入滤光片将激发光滤除。因为信号光能量较低，波长比激发光长，所以只需要加入截止波长在激发光和信号光之间的滤光片即可。此外，如果激发光的二级衍射光与信号光波长重叠的话，那么也需要加入滤光片将激发光波长滤除从而消除激发光的二级衍射光。6. 这里的PL发光和寿命测量与荧光光谱仪测得荧光光谱和寿命有什么区别？荧光也是一种光致发光，但是荧光光谱仪通常用氙灯作为激发光源，能量比较低，对于宽带隙材料可能无能为力，定制化光致发光系统用激光作为激发光源，可以成功激发大部分样品。此处提到的寿命测试功能与HORIBA荧光光谱仪的寿命功能原理相同，并无区别，不过MicOS中测量荧光寿命是在显微下测量的，而荧光光谱仪通常是在宏观光路中测量的。7. 使用光纤导入光谱仪（iHR550）时，狭缝的宽度对分辨率还会有影响吗？采用光纤导入信号光到iHR550光谱仪时，一般会采用光纤适配器将光纤连接到光谱仪，此时狭缝宽度对光谱分辨率的影响需要分两种情况讨论：（1）如果光纤出来的信号光光斑通过光纤适配器耦合到光谱仪狭缝上是小于狭缝宽度，那么狭缝宽度的变化对光谱分辨率无影响；（2）如果光纤出来的信号光光斑通过光纤适配器耦合到光谱仪狭缝上是大于狭缝宽度，那么狭缝宽度的变化对光谱分辨率有影响，狭缝越大分光谱分辨率越低。8. 光栅的刻线密度怎么去选择？光栅刻线密度的选择主要考虑两个因素：分辨率和光谱范围。相同焦长光谱仪配置的光栅刻线密度越高，光谱分辨率越高，但是所能使用的长波长范围越窄；光栅刻线密度越低，光谱分辨率越低，但是低刻线密度光栅能覆盖的长波长越长；所以要综合平衡考虑，一块光栅覆盖范围不够可以选择多块光栅以拓展光谱范围。9. MicOS激光照射到样品上的光强和光斑大小?MicOS的激光光斑照射到样品上的光强与所采用的激光器功率大小相关，所采用激光器功率越高照射到样品的光强越大。激光照射到样品的光斑大小与耦合方式（光纤耦合还是自由光路耦合）以及所采用的物镜倍率相关，如采用100倍物镜，采用光纤耦合激光，光斑小于10um；采用自由光路耦合激光，光斑小于2um。拉曼光谱1. 用532nm激光测试的深度为多少？（实验中测试不到厚度为100nm薄膜的Raman光谱）总体来说，入射深度与激光器的波长和材料本身消光系数相关。激光越偏红光，其入射深度越深；消光系数越小，入射深度越深。所以，532 nm针对不同材料的入射深度不一样，一般来说，对单晶硅的入射深度约为1微米。厚度不到100 nm的薄膜需要考虑使用325 nm激光器检测。2. 老师，实际测试比如石墨烯，532,633,785测试D,G,2D频移和相对强度都不一样，这是什么原因呢？可以考虑的原因：三个激光器是否校准好；激光器的能量是否合适，是否某一个激光能量过高将样品破坏。一般石墨烯测试，激光能量的选择建议从低到高尝试；考虑机理方面解释，激光和样品的是否有耦合效应。墨烯测试，推荐532 nm激光器。3. HORIBA提供拉曼与SEM联用的改装服务吗？我们实验室对这个比较干兴趣，想了解一下我们的电镜可不可以改装？国内和国外都有已经完成的案例。若有需求，请进一步联系！4. 我们处理拉曼光谱的时候有时候要使用归一化的方法，这个对结果分析会有影响吗？归一化一般不会对结果分析产生影响。归一化操作是对光谱中所有的拉曼峰等比例的放大和缩小，不会影响峰的位置和形状。若还有担心，可以考虑提高光谱的信噪比。5. 半高宽和强度是怎么成像的？若使用的是Labspec 6软件，至少有两种成像方法可以实现半高宽和强度成像。夹峰法：用线夹住需要成像的峰，在Analysis中，进入 Map characterization中选择对应的Height, area, position, width进行成像。分峰拟合法：对所需成像的峰进行分峰拟合后，直接选择各参数成像。夹峰法，目前多同时可以做三个峰的成像；分峰拟合理论上可以实现所有峰的成像。6. 如何用325nm激光器测拉曼光谱，PL和BPF这两块滤光片怎么用？使用325nm测试和其它的激光器测试类似，需要注意的是：激光器稳定半小时，软件中勾选紫外测试，使用紫外物镜，激光光斑进行聚焦。PL和BPF滤光片都是为了滤去激光器的等离子体线，PL和BPF分别针对测试PL和拉曼。7. 老师，做拉曼成像的时候勾选SWIFT，老是提示不兼容是怎么回事？可以考虑：是否工作在单窗口的模式下；成像区域的选择是否是长方形；控制盒上的开关是拨到SWIFT模式下。8. 100nm薄膜测试不到信号（532nm激发）答案见问题一。9. 老师，可不可以用显微共聚焦拉曼测重金属的浓度？重金属的浓度目前还没有用拉曼直接测试的好方法。但有间接的方法：加入指示剂，通过指示剂间接测试重金属的浓度；做成传感器（DNA/蛋白/小分子等为传感元件），以拉曼信号为输出。10. 老师您好，树脂样品532nm激光器基线上飘严重，降低hole值仍然，切换785nm后基线下飘，这个是荧光引起的吗，应如何调节或者加激光器呢？荧光背景干扰的可能性比较大。缩小Hole只能抑制荧光，不能消除荧光。建议先利用532 nm做个PL光谱看一看。降低激光能量；更换测量点；若荧光背景还是比较高，可以考虑选用紫外和更红外激光器试一试。椭圆偏振1. 请问在测试的时候起偏器不动但是检偏器旋转吗？在UVISEL系列椭偏仪中，起偏器和检偏器均保持固定，由相位调制器PEM起到调制偏振光的作用，没有机械转动的干扰，保证了仪器对椭偏角测试的高精度。2. 为什么可以测SIGe的组分？研究表明SiGe合金的含量与介电方程的实部有关，介电方程实部是通过椭偏仪分析得到的，因此在进行了大量标准样品与实部的关系推导后，可以根据未知含量样品的介电方程实部推算出合金含量。3. 要测试膜厚度，需要这个样品是透明的吗?样品可以是不透明的硅基底或透明的玻璃基底等，待测试薄膜需要是光学透明的，以便椭偏仪分析反射之后的偏振光信号。4. 不转怎么测椭偏角？UVISEL系列椭偏仪采用PEM相位调制技术，调制器虽然保持静止，但其内部光学元件的双光轴相位以50KHz高频发生变化，从而实现偏振光的调制。5. 椭偏仪的入射角是可调的吗？是固定几个值还是连接可调？入射角是连续可调的，但通常测试使用55-75度，主要与样品的布儒斯特角相近即可。例如，大多数半导体样品的布儒斯特角在70度附近，玻璃等样品在55度附近。6. 测SiGe的组分与测带隙宽度有关吗？没有7. 椭偏仪可以测不透明的样品吗？无法用肉眼判断样品是否光学透明，一般来说肉眼看到透明的样品，可透过可见光，而有些样品如SOI中的顶层硅薄膜，可见不透过，但仍然可以使用椭偏测试分析，因为其对近红外透过。8. 可以测碳纳米管吗？可以测试均匀的CNT薄膜，由于光斑大小限制不能测试单根纳米管9. 是相位调制器每变一下，收集一组光强吗？那请问相位改变一个周期内会采集多少组数据来计算psi 和delta。是的，通常8-16点HORIBA科学仪器事业部结合旗下具有近 200 多年发展历史的 Jobin Yvon 光学光谱技术，HORIBA Scientific 致力于为科研及工业用户提供先进的检测和分析工具及解决方案。如：光学光谱、分子光谱、元素分析、材料表征及表面分析等先进检测技术。今天HORIBA 的高品质科学仪器已经成为全球科研、各行业研发及质量控制的首选。

对于光谱仪的功能还一知半解？想提高使用效率？有没有一些小技巧可以改善分析方法？您可以通过这次在线培训与我们的工程师进行直接沟通。本次在线讲座汇集了三种常用光谱技术中常见的使用问题，11月13日工程师将通过实例教会您如何更好地驾驭您手中的“利器”。11月13日14:00 PM只要准备电脑和网络，即可参与谁应该参加相关光谱仪使用者讲座日程14:00~14:30 荧光光谱14:35~15:05 椭圆偏振15:10~15:40 拉曼光谱主讲老师王红静，应用工程师文豪博士，应用工程师研究方向：椭圆偏振光谱毕业于上海硅酸盐研究所，擅长光谱椭偏建模、薄膜分析，长期为用户提供椭偏技术培训等工作。鲁逸林博士，应用工程师研究方向：SPRi、拉曼等从事拉曼光谱、AFM和表面等离子共振成像的技术支持，负责样品分析、数据解析、应用方案设计、用户培训等，在材料、生物、锂电池等领域积累了丰富的经验。报名手机扫描识别二维码报名即可 扫描 识别 报名 HORIBA Optical SchoolHORIBA一直致力于为用户普及光谱基础知识，其旗下的Jobin Yvon有着近200年的光学、光谱经验，我们非常乐意与大家分享这些经验，为此特创立 Optical School（光谱学院）。无论是刚接触光谱的学生，还是希望有所建树的研究者，都能在这里找到适合的资料及课程。我们希望通过这种分享方式，使您对光学及光谱技术有更系统、全面的了解，不断提高仪器使用水平，解决应用中的问题，进而提升科研水平，更好地探索未知世界。

使用光谱仪器时，如何巧妙制样？针对不同的样品，测试方法有哪些区别？仪器测试结果如何分析解读…11月13日，HORIBA的资深工程师们，就拉曼、荧光、椭圆偏正光谱仪器日常使用技巧，为大家分享了自己多年的宝贵（xue）经（lei）验（shi）。分享过程中，同学们也纷纷提出自己的问题，不知道是否也有你的困惑，我们一起看看吧：荧光光谱1.为什么样品信号之前的背景光平台不是平的？在进行磷光寿命测试时，前端的小段曲线是由光源产生的，即激发光还没有完全消失，就开始了样品信号采集，后边部分属于光源消失后磷光衰减的信号，进行寿命拟合的时候只要选择后边尾部即可。2.问水拉曼峰怎么测?1）开启仪器；2）将标准盛有三重去离子水的比色皿放入样品仓；3）打开软件，选择Spectra——emmission功能；4）点击Run进行信号采集即可。参数详见如下：激发波长350nm，水拉曼峰值，峰值波长397nm。实验条件：激发波长350nm，带宽5nm，0.5nm步进，发射波长扫描范围365~450nm，带宽5nm，积分时间1s；样品要求：必须是超纯水，三重蒸馏水或去离子水，HPLC级（18.2 MΩ,5.用HORIBA的荧光光谱仪测荧光寿命，是用上升沿还是下降沿拟合寿命的?对于荧光寿命，拟合时上升下降沿的信号都要用到，对于磷光寿命，仅用下降沿部分拟合即可。具体拟合步骤及要点可与工程师联系。椭圆偏振1.请问老师，这个可以测量颗粒物表层吸附物质的厚度吗？纳米级别，烟尘颗粒由于椭偏光斑在微米至毫米尺度，无法分析离散态的纳米级别颗粒表层2.老师您好，请问衬底是石英片，可以测膜的厚度吗？可以，只要薄膜光学透明即可使用椭偏测试拉曼光谱1.CLS那个没看懂？简单的来说，CLS是数据统计的分析方法。夹峰法是以单个谱峰的峰强、峰面积、峰位的特性为拉曼成像依据。而CLS是以整张光谱或者某段光谱为依据，赋予不同的颜色。适用于已知混合物的拉曼成像。2.细胞的那个是这么做的呀？详细请见文章ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, 9 (7), pp 5828–5837，文章的拉曼部分在北京DEMO实验中心完成的，欢迎讨论。3.用JobinYvonLabRam HR800仪器，325 nm 的激光测薄膜光致发光，有时PL谱的曲线有波动，就是线一抖一抖的，请问能怎么改善呢？能测到发光峰，但是曲线上有很多小的正弦波。两个方面：一个需要标准样品测试，检验仪器本身是否有问题。另一个方面，考虑薄膜的厚度问题，是否刚好发生多次反射。之前有经历，特定的玻璃片上测样品，也有小正弦波，更换玻璃片之后就没有了。4.那请问如果是贴壁细胞呢 直接光斑扫描？贴壁细胞，做完封片，可以直接通过平台移动实现细胞成像。5.指甲油有要求吗？指甲油不要涂到样品上？指甲油本身有很好的拉曼信号，不能直接涂到样品上，建议选择亮色，这样能够看清楚指甲油的本身分布。若样品量比较大，建议选择大号的盖玻片，操作相对简单。6.请问G/D的物理意义G峰为石墨烯的特征峰，归属于sp2碳原子的面内振动，出现在1580 cm-1附近，该峰能够表征石墨烯的层数。D峰为石墨烯的无序振动峰，出现在1350 cm-1附近处，表征石墨烯中的结构缺陷或边缘。所以G/D峰，可以反映石墨烯的层数和缺陷分布。7.测细胞必须要涂指甲油吗？不是必须，封片的好处是减缓水份蒸发。8.老师，做矿物的话激光波长用多少合适大多数矿物532 nm激光比较合适，对于有荧光背景的，考虑红光激发。9.半導體異物量測方式?測試過532,633,785 laser量測都只有螢光訊號,異物大小約1~3um若异物在表层，可以考虑325 nm尝试下。若还是不行是否可以考虑用PL成像来区别异物。10.如何衡量石墨烯条带的边缘质量？见问题6，G/D比值成像及D峰成像都是不错的选择。11.鲁老师，请问罗丹明溶液633直接测拉曼，如何计算光斑内有效分子数？影响影子的计算方法我们在上一次的报告中有提到。详细可参见Phys. Chem. Chem. Phys., 2015,17, 21149-21157。文章是用XploRA仪器实现的，欢迎讨论。12.样品中有水，可以用3D得到水分布吗样品若是半透明的，可以实现水的分布的3D. 常见的地质样品，包裹体中的水分可以用3D表征。这是一篇文章，里面用拉曼证明了油水凝胶中的水分分布，你可以参考下。Nature Communications 8, Article number: 15911 (2017) doi:10.1038/ncomms15911。文章的拉曼部分在北京DEMO实验室完成的，欢迎讨论。13.请问测拉曼时荧光效应太强，背底太高可以怎么改善？一般是某些样品会出现，跟样品有关系，可是又需要样品的拉曼数据抑制荧光背景的方法：更换不同的激发波长；长时间激光照射光漂白；数值处理等。目前有效的是更换不同的激发波长测试。14.请介绍一下实时在线原位拉曼技术？在线原位技术是一个比较宽泛的命题，常见的有有机化学合成在线检测，高温高压在线检测，锂电池在线检测，电化学在线检测。若大家都有兴趣，我们可以专门利用一次讲座交流。HORIBA科学仪器事业部结合旗下具有近 200 多年发展历史的 Jobin Yvon 光学光谱技术，HORIBA Scientific 致力于为科研及工业用户提供先进的检测和分析工具及解决方案。如：光学光谱、分子光谱、元素分析、材料表征及表面分析等先进检测技术。今天HORIBA 的高品质科学仪器已经成为全球科研、各行业研发及质量控制的首选。