结合3D拉曼成像和表面结构成像

Harald Fischer，Witec的销售和营销经理，谈论AZOM关于3D拉曼成像的好处以及如何与表面结构成像技术相结合。

您能否提供简要介绍3D拉曼成像以及如何常用？

对于3D拉曼成像，拉曼光谱仪附着在共聚焦显微镜上，使光学显微镜的分辨率与拉曼光谱的分析力相结合。在拉曼光谱中，在分子内激发或湮灭振动量子状态，导致入射光和散射光之间的能量偏移。这种能量偏移对每个分子是独一无二的，并且允许样品中化合物的化学鉴定。

为了使用共聚焦拉曼显微镜产生图像，对样品进行逐点逐线扫描，在每个图像像素处连续读出完整的拉曼光谱。这个过程也被称为高光谱成像。

然后分析这些多频谱文件以显示化学样本性能的分布。通过采用具有不同焦点位置的图像堆叠，可以以横向分辨率为3D重建样品的几何形状。在XY和500nm中z方向200nm。

组合Raman-AFM成像系统alpha300 AR用于高分辨率结构和化学成像。图像信用：Witec

拉曼光谱采集的速度有多快?从得到的图像中可以确定什么?

在共聚焦拉曼显微镜中，每个光谱和像素的典型积分时间在700µs到100ms之间，因此一个完整的10,000个或更多光谱的拉曼图像需要几秒或几分钟。我们为这种测量建立了超快拉曼成像这个术语。

得到的图像不仅显示了光学信息，而且还显示了化合物、结晶度和材料应力的三维分布信息。

什么时候会应用尖端的拉曼光谱（TERS），其中有什么好处？

根据阿贝的衍射理论和瑞利对衍射极限的定义，空间分辨率约为。通过共聚焦拉曼成像可以实现200nm。作为实现远低于衍射极限尖端倾斜式拉曼光谱的替代方法可以应用。

在典型的TERS实验中，一旦激发激光聚焦在尖端的顶点上，用尖端与表面紧密地靠近尖端的顶点，用作纳米结构以产生拉曼信号增强的纳米结构以产生拉曼信号增强。定义AFM测量的横向分辨率的尖端半径通常在10-20nm的范围内。

在TERS实验中，横向分辨率取决于热点的尺寸，因此可以预期在20-50nm的范围内的分辨率，用于拉曼光谱和成像测量，这是市长推进的。因此，具有集成拉曼-AFM功能的显微镜，如WITEC Alpha300系列，因此非常适合TERS实验。

另外，可以使用孔径SNOM系统进行近场拉曼成像，该孔SNOM系统输送具有超出衍射极限的光学分辨率，与所建立的WITEC悬臂SNOM-探针技术的易用性和可靠性配对。

将拉曼成像与AFM或轮廓术等技术相结合在分析上的主要好处是什么?

组合分析显微镜允许在高分辨率表面结构成像和表面各种物种的化学鉴定之间直接联系。

例如，样品表面上的地形缺陷可以立即与化学性质相关，有助于更详细和全面了解您的微型和纳米结构。

如何将其应用于材料科学研究，如薄膜分析?欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球

涂料和薄膜在许多应用领域发挥着重要的作用，这使得研究这些材料的有效技术必不可少。欧洲杯足球竞彩拉曼成像技术的结合与AFM可以有益无损表征的涂料在某种意义上,拉曼提供信息的分布不同化学材料和AFM揭示了电影与分辨率的地形结构到几纳米。欧洲杯足球竞彩

可以使用共焦拉曼显微镜的深度分析能力实现有关多层聚合物膜或涂层的3D结构的详细信息。两种技术都是非破坏性的，需要最小的样品制备如果有的话。

拉曼图像显示两种聚合物的分布。图像信用：Witec

在材料欧洲杯足球竞彩研究中，这两种技术都非常适合分析纳米碳材料，如碳纳米管或石墨烯。石墨烯由碳原子组成，这些碳原子形成埃微米厚的二维薄片。

这些薄片在石墨烯薄片中发生多层。虽然AFM可以提供有关纳米材料的物理尺寸的信息，但拉曼成像可以深入了解材料的分子组成。欧洲杯足球竞彩

使用共聚焦拉曼显微镜与AFM的组合，用AFM获得的高空间和地形分辨率可以直接连接到由共聚焦拉曼光谱提供的分子信息。

如何在其他领域应用，如采矿和制药行业？

地球科学和矿业欧洲杯线上买球社区需要有关岩石部分或微小灰尘颗粒内某些矿物质的外观的不同信息。欧洲杯猜球平台

有相应光谱的拉曼图像允许矿物相的一般分配和它们在扫描区域的总体分布。

除了矿物学上下文信息之外，可以鉴定有机组分，在沉淀物之间捕获，可以识别，谱表征和定位。

3d流体包含（蓝色）的拉曼图象在石榴石（红色）。图像信用：Witec

在制药行业中，显微镜主要用于药物输送系统或医疗器械的表征。

可以将这种装置的表面结构记录并与药物递送材料的药物分布，厚度参数或均匀性匹配。欧洲杯足球竞彩甚至可以容易地区分多态性变化。

系统和常规研究任务具有重复实验或大量测量点，以及高级别的质量控制可以从自动化仪器功能中受益。

药物传递涂层表面的AFM(相位)图像。图像信用：Witec

使用Witec的Alpha300显微镜可以实现同时悬臂和样本观察的好处是什么？

利用其集成的研究等级光学显微镜，alpha300a提供了从上面提供高分辨率和同时样品和悬臂调查。

这使得样品定位非常容易，并且当例如在非常小的样本结构上准确地定位AFM尖端时，对准是直的。

结果是支持所有标准AFM模式的材料研究，纳米技术和生命科学的极其用户友好型仪器。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球

专注于alpha300 r，为什么将解析到光衍射限制，为什么有用？

随着小型化的趋势继续，重要的是要具有提供最先进的空间分辨率的成像工具。

通过衍射理论描述了用光学显微镜实现的最高横向分辨率，并且取决于用于图像产生的物镜的激发波长和数值孔径。

通常，拇指的规则可以将激发波长的一半视为可实现的光学分辨率的近似值。

它当然不受任何组件或仪器本身的限制，而是仅受到物理定律的组件。

WITEC显微镜的光学设计始终允许使用一个和同一仪器配置进行衍射限制和超快3D拉曼成像，并同时进行相同的仪器配置。

我们在此定义的主要参数是“速度”，“灵敏度”和“分辨率”。从我们的角度来看，重要的是要满足所有三个参数，而不仅仅是一个或两个，因为科学家通常希望依靠尖端工具，以便在其应用领域设置基准。

你能解释Witec's Truesurface显微镜背后的原则吗？

WITec独家的真表面显微镜模式使得在大面积地形扫描(> 1x1mm²)的平行和引导下执行共聚焦成像测量成为可能。为了实现这种独特的能力，WITec显微镜系列可以配备一个高度精确的光学轮廓测量传感器。

在共焦或共焦拉曼成像模式下，利用轮廓仪测量得到的大面积地形坐标完美地跟踪样品表面。样品制备减少到最低限度，而不必损害系统的共焦性。

TuleSurface显微镜模式对许多应用有益，包括微机械，医疗或半导体器件的表征，官能化表面的映射，或生物医学或药物材料表面性能的成像。

您如何看待未来表面​​结构成像技术的3D拉曼成像的组合？

一般来说，随着探测器技术的新发展，灵敏度将进一步提高。成功仪器的另一个要素将是改进硬件和软件用户界面以及用户友好的数据评估，以便对拉曼光谱数据进行自动后处理。

关于组合仪器配置，存在相关的显微镜的持续趋势，用户肯定可以在Witec的那个方向上预期更多。

关于哈拉尔德费希尔

在生物学和化学中的科学背景下，菲舍尔在IT行业的职业生涯中持有营销和产品营销经理。2002年，他加入了一家德国纳米分析显微镜系统的Witec，作为销售和营销经理。

他很快就开始负责公司的全球营销传播活动，目前担任营销总监，领导德国乌尔姆总部的WITec营销团队。