Centaur U - комплекс, сочетающий сканирующий зондовый микроскоп, конфокальный микроскоп/спектрометр

Centaur U – комплекс, сочетающий сканирующий зондовый микроскоп (атомно-силовой микроскоп), конфокальный микроскоп/спектрометр для получения спектров рамановского (комбинационного) рассеяния и флюоресценции и спектральных изображений, конфокальный лазерный микроскоп и оптический прямой микроскоп

Комплекс Centaur U разработан для комплексных исследований физических свойств поверхности методами классической оптической микроскопии, конфокальной лазерной микроскопии, конфокальной спектроскопии и сканирующей зондовой микроскопии (атомно-силовой микросокопии). Он позволяет получать полные спектры рамановского (комбинационного или КР) рассеяния и/или флюоресценции, конфокальные лазерные и конфокальные спектральные изображения (картирование поверхности), СЗМ (АСМ) изображения.  Конструкция комплекса Centaur U позволяет использовать как отдельные методики (например, конфокальная микроскопия/спектроскопия), так и проводить совмещение методик (включая совмещение полей сканирования, АСМ/Раман исследования и т.д.).

 

 

Centaur U - АСМ/Раман конфокальный лазерный микроскоп/спектрометр и конфокальный лазерный микроскоп

 

Centaur U совмещает в себе:

  • сканирующий зондовый микроскоп (атомно-силовой микроскоп в базовой комплектации) для изучения топографии поверхности и других её локальных характеристик;
  • классический прямой оптический микроскоп исследовательского класса для отображения объекта исследований и совмещения методик исследования (наведения зонда на объект исследований или позиционирование образца относительно лазерного пятна);
  • конфокальный лазерный микроскоп (конфокальная сканирующая лазерная микроскопия в отраженном свете, в качестве детектора используется ФЭУ, сканирование проводится образцом);
  • конфокальный микроскоп комбинационного (рамановского) рассеяния (конфокальная спектральная микроскопия) с детектором на основе ПЗС-матрицы для научных исследований;
  • конфокальный флюоресцентный микроскоп (конфокальная спектральная микроскопия) с детектором на основе ПЗС-матрицы для научных исследований;
  • спектрометр комбинационного (рамановского) рассеяния (спектроскопия в точке) с детектором на основе ПЗС-матрицы для научных исследований;
  • спектрометр флюоресценции (спектроскопия в точке) с детектором на основе ПЗС-матрицы для научных исследований;

В конструкцию комплекса Centaur U заложены принципы которые позволяют проводить не только независимые исследования топографии и спектральных характеристик поверхности с высоким разрешением, но и получать совместно спектрально-топографические характеристики исследуемых объектов (Раман-СЗМ и Флюоресценция-СЗМ). Благодаря этому возможно сделать однозначное сопоставление топографии поверхности с её структурой и составом. Кроме того, Centaur U позволяет получать отдельный спектр в каждой исследуемой точке (FSI - Full Spectral Imaging, Chemical imaging), а не только интенсивность по строго выбранному  спектральному признаку как у приборов предыдущих поколений.

Сочетание спектроскопии рамановского (комбинационного) рассеяния и сканирующей зондовой микроскопии (атомно-силовой микроскопии) в комплексе Centaur U применимо для проведения исследования в области физики, химии, биологии, междисциплинарных наук, таких как материаловедение, фармацевтика, биотехнологии и нанотехнологии. Это изучение состава, структуры и взаимодействия органических и неорганических веществ, особенностей структуры биологических клеток и микроэлектромеханических систем (MEMS) и многое другое.

 

Centaur U - принципиальная схема

A Оптический микроскоп K Конденсор
1 Входящее излучение 11 Призма
B Оптико-механический модуль L Осветитель
2 Входящее очищенное излучение 12 Нейтральный фильтр переменной плотности
C Монохроматор M ФЭУ для конфокальной лазерной микроскопии
3 Вторичное излучение (раман/флюоресценция) 13 Двухкоординатня щель (диафрагма)
D Лазер N Уширитель пучка
4 Вход/выход излучения перпендикулярно устройству на схеме 14 Турель с дифракционными решетками
E Сканирующее основание O Предмонохроматор
5 Расщепитель пучка

F Сканирующая головка P Коллиматор
6 Зеркало

G Перископ Q Референсный ФЭУ
7 Краевой режекторный фильтр

H Однокоординатная подвижка для объектива R Одноканальный детектор
8 Сферическое зеркало

I Образец S ПЗС-матрица для конфокальной спектральной микроскопии/спектроскопии
9 Линза

J Видеокамера


10 Поляризатор/анализатор

Реализованные на Centaur U  приложения:

  • сканирующая зондовая микроскопия (атомно-силовая микроскопия, магнитно-силовая микроскопия, сканирование зондом Кельвина и другие методики сканирующей зондовой микроскопии) для визуализации поверхности объектов исследования с высоким разрешением и распределения локальных характеристик поверхности (в зависимости от используемой методики). Использование двух 3D (XYZ) сканеров позволяет проводить сканирование и позиционирование как образцом, так и основанием;
  • сканирующая конфокальная микроскопия комбинационного рассеяния (рамановская микроскопия)  для визуализации распределения веществ или объектов на поверхности или в объеме образца и их характеризации;
  • спектроскопия рамановского (комбинационного) рассеяния для характеризации состава объекта исследования в точке. Включая функцию панорамного спектра для использования всего доступного спектрального диапазона;
  • сканирующая конфокальная микроскопия флюоресценции (конфокальная флюоресцентная микроскопия) для визуализации распределения веществ или объектов на поверхности или в объёме образца;
  • флюоресцентная спектроскопия для определения состава объекта исследования в точке. Включая функцию панорамного спектра;
  • конфокальная лазерная микроскопия для получения оптических изображений высокой контрастности для визуализации поверхности или слоёв в объёме образца. Включая получение послойных объёмных оптических изображений;
  • ближнепольная сканирующая микроскопия и спектроскопия для получения оптических и спектральных характеристик объектов с высоким разрешением;
  • усиленная рамановская спектроскопия (TERS - Tip-Enhanced Raman Scattering);
  • усиленная флуоресцентная спектроскопия (TEFS - Tip-Enhanced Fluorescent Spectroscopy);
  • традиционные методики оптической микроскопии. Включая получение послойных объёмных оптических изображений.

Области применения Centaur U:

  • химия. Комбинация методов сканирующей зондовой микроскопии (атомно-силовой микроскопии), оптической микроскопии, спектроскопии комбинационного (рамановского) рассеяния или флюоресцентной спектроскопии позволяет проводить анализ состава и структуры органических и неорганических веществ, традиционных и композитных материалов, получать распределение в поверхности и/или объёме различных соединений и сопоставлять особенности морфологии образцов со спектральными данными;
  • физика. Исследование физических характеристик поверхности и приповерхностных слоёв веществ и материалов;
  • биология. Изучение тканей, клеток и их структур, биологических молекул и их взаимодействий. Исследования в области взаимодействия имплантатов с биологическими объектами;
  • междисциплинарные исследования. Исследования в области нанотехнологий, фармацевтики, материаловедения, минералогии, геологии, геммологии, криминалистики, анализа предметов искусства и многих других.

Преимущества Centaur U:

  • совместная работа сканирующего основания Ratis (сканирующий пьезостолик) и сканирующей головки СЗМ Certus для проведения сканирования и позиционирования как зондом, так и образцом;
  • две независимые конфокальные схемы для получения лазерных конфокальных изображений и конфокальных (рамановских и флюоресцентных) изображений;
  • использование ёмкостных датчиков для точного позиционирования и обеспечения высокой точности удержания и перемещения зонда или образца при сканировании. Высокая точность при операциях подвода/отвода и сканировании участков с различным разрешением и/или размерами;
  • функция автоматической фокусировки (автофокус) на поверхности или в объёме по оптическим изображениям и по интенсивности сигнала отраженного лазерного излучения благодаря использованию однокоординатной пьезоподвижки Vectus;
  • получение послойных 3D оптических и конфокальных оптических и спектральных изображений;
  • одновременное получение информации о топографии поверхности, спектральных и оптических характеристиках при использовании методик сканирования по разным каналам и при совмещении полей сканирования (СЗМ/Раман/конфокальная микроскопия);
  • получение спектра флюоресценции и/или комбинационного (рамановского) в каждой точке поверхности сканирования;
  • использование методик традиционной оптической микроскопии для визуализации поверхности исследуемых образцов и точного позиционирования;
  • низкий уровень шумов за счет горизонтального расположения оптико-механического модуля;
  • конструкция СЗМ головки Certus и сканирующего пьезостолика Ratis разработана для работы с оптическим оборудованием, что позволяет проводить полную интеграцию с прямыми и/или инвертированными оптическими микроскопами для работы с прозрачными и непрозрачными образцами, устанавливать дополнительные объективы, детекторы и источники излучения;
  • получение панорамных спектров с использованием полного спектрального диапазона дифракционных решеток для получения полных спектров рамановского рассеяния и флюоресценции;
  • единый контроллер и программное обеспечение для полноценной совместной работы оборудования входящего в состав Centaur U.

В состав Centaur U входят:

  • сканирующая СЗМ головка Certus для осуществления методик сканирования зондом (XYZ) и позиционирования зонда;
  • сканирующее основание Ratis для работы с методиками сканирования образцом и позиционирования образца (XYZ) относительно зонда или лазерного пятна;
  • два независимых конфокальных модуля для лазерной конфокальной микроскопии (в качестве детектора используется ФЭУ) и спектральной конфокальной микроскопии/спектроскопии (в качестве детектора используется ПЗС матрица для научных исследований);
  • монохроматор для получения спектров;
  • источник лазерного излучения (твердотельный лазер с диодной накачкой - DPSS, для рамановской спектроскопии);
  • прямой (upright) оптический микроскоп исследовательского класса с набором объективов;
  • однокоординатная пьезоподвижка Vectus для автоматической или полуавтоматической фокусировки, оптического сканирования по оси Z;
  • механическая подвижка для объектива для грубой полуавтоматической фокусировки (управляема с компьютера);
  • контроллер управления основными частями Centaur U EG-3000;
  • рабочая станция (персональный компьютер);
  • единое программное обеспечение NSpec.

 

 

Centaur U - основные составляющие

 

A - сканирующее основание Ratis F - контроллер EG-3000
B - сканирующая головка Certus G - оптико-механический модуль
C - Z-подвижка для объектива Vectus H - спектрометр (монохроматор и детекторы излучения - ПЗС, ЛФД и др.)
D - видеокамера I - перископическая система сопряжения с микроскопом
E - оптический микроскоп (Olympus BX 51) J - оптический стол

 

Рамановский спектр углеродных нанотрубок.

Рамановский спектр углеродных нанотрубок.

Рамановский спектр углеродных нанотрубок.

Решетка 1200 лин/мм, время накопления 10 сек,  входная щель 20 μм.

 

Цена:

Цена на базовую комплектацию комплекса Centaur U составляет порядка 14 500 000 руб. Окончательная цена определяется только после согласования технического задания. Так же возможна интеграция модулей комплекса с оборудованием заказчика. В этом случае цена может быть существенно понижена. Для создания комплектации комплекса с другими параметрами (источники лазерного излучения, микроскопы, детекторы, наборы дифракционных решеток, другие спектральные диапазоны работы и т.д.) эти параметры необходимо указать в предварительном техническом задании.

 

 

 

Нано Скан Технология

доступные инновации