纳米尺度拉曼成像

标准共焦拉曼显微系统的空间分辨率由于受到光学衍射极限的限制,可实现的空间分辨率在<1 µm的量级(取决于激光波长、物镜和共焦耦合)。接近或超过光学衍射极限则需要严密的显微方式,这就是为什么HORIBA Scientific系统使用真共焦光路来实现尽可能高的空间分辨率。

我们获取高空间分辨率拉曼成像的方法取决于对测量的精细度需求,大体上可以分为以下三个主要类别:

标准的微米尺度共焦拉曼成像

使用机械化的样品平台和高放大倍数的显微物镜,能够对微米尺度的颗粒或者特征物进行定位、识别并成像。

3 µm小球的拉曼图像

亚微米共焦拉曼成像

使用最佳的显微物镜,仔细挑选最合适的激光波长以及设置合理的成像采集,能够使显微拉曼分辨率逼近真正的光学极限,即远场衍射极限。

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半导体样品上250nm和350nm特征物的拉曼图像,
样品由ATMEL ROUSSET( Université Paul Cezanne,法国)提供。

纳米尺度共焦拉曼成像

要想超越传统的远场衍射极限,就需要近场技术,即使用诸如近场扫描光学显微镜/扫描近场光学显微镜(NSOM/SNOM)以及拉曼-原子力显微镜联用的针尖增强拉曼散射技术。近场光谱保留了远场实验中丢失的纳米级空间信息,从而使拉曼图像的空间分辨率低至50 nm或更小。

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Si基底上30nm高、250nm宽的SiOx特征物的针尖增强拉曼光谱成像。感谢美国田纳西大学诺克斯韦尔的Alexei Sokolov教授提供的数据。