[發明專利]高真空針尖增強拉曼裝置

有效

• 申請號: 201010228026.3
• 申請日: 2010-07-08
• 公開（公告）號: CN101915756A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發明（設計）人: 方蔚瑞;楊威生;方勝;徐紅星
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;G01N21/01;G01Q60/10
• 代理公司: 北京中創陽光知識產權代理有限責任公司 11003
• 代理人: 尹振啟;馬知非

技術領域

本發明涉及一種高真空針尖增強拉曼裝置。

背景技術

掃描探針顯微鏡(SPM)的發明使得我們可以在原子尺度表征樣品表面特征。基于此的電子遂穿譜也可以用來表征分子的化學結構等特征，但是其實施起來需要嚴格的條件，如低溫等。分子的拉曼譜對于不同的分子具有唯一性，因此可以用來表征分子的化學結構等特征，但是由于其散射界面非常小，在納米級及單分子級別時其很難探測到。基于表面等離子體激元的表面增強拉曼使得我們可以探測到單分子級別的拉曼信號，但其無法精確的定位。針尖增強拉曼(TERS)裝置是一種新型的探測方式，它將拉曼探測裝置與掃描探針顯微鏡結合起來，實現了納米分辨率的拉曼探測。局域在針尖跟表面之間的表面等離子體可以對電磁場產生極大的增強，甚至也可以達到單分子水平的拉曼信號的探測。但是現有的TERS裝置基本上都是大氣下的裝置，這種裝置很難發揮SPM特別是掃描隧道顯微鏡(STM)的優勢。而國際上現有的一臺真空裝置的TERS裝置也只有表征部分在真空中，樣品制備部分還是在大氣環境下進行。這樣就嚴重限制了這種新型裝置的功能。我們所搭建的裝置集樣品處理、制備、表征為一體，都處于真空環境中。這個裝置將在單分子拉曼探測，DNA序列檢測，分子吸附構型，電勢對分子吸附的影響，分子不同排列，分子偶極距變化等多方面有著巨大的應用價值。

發明內容

本申請提供了一種拉曼前級和物鏡鏡頭跟SPM聯用的裝置，該裝置主要是利用石英窗口將拉曼前級和物件隔離開，物鏡和拉曼前級同時固定連接到安裝有石英窗口的法蘭上，并且該法蘭與真空腔體通過真空波紋管連接，保證整個探測裝置可以在波紋管允許的范圍內自由移動。

一種高真空針尖增強拉曼探測裝置，包括分析室、制備室、進樣室、設置在分析室內掃描隧道顯微鏡STM裝置和與掃描隧道顯微鏡相連的拉曼探測前級；所述分析室，樣品制備室和進樣室三者之間通過進樣通道相連；所述拉曼探測前級設置在一個可三維移動的三維移動平臺上，拉曼探測前級的前端設置有法蘭，法蘭與連接著波紋管的法蘭相連，法蘭與法蘭之間設置有石英窗口；波紋管的另一端還設置有法蘭，法蘭與設置在分析室壁上窗口上的法蘭相連，STM物鏡鏡頭置于分析腔體中，通過一個準直的金屬管連接到波紋管的法蘭上，拉曼探測光路通過拉曼探測前級，經過石英窗口，金屬準直管和STM鏡頭聚焦到針尖尖端；由于在光路中設置了波紋管，所以移動三維移動平臺、即可帶動拉曼探測前級，石英窗口，準直管和物鏡鏡頭一起移動，從而可在三維空間內調整拉曼光路與STM裝置針尖之間的位置關系，并達到將拉曼探測儀中激光聚焦到針尖上而不影響光路的目的。

進一步，所述分析室壁上還設置有光源窗口，該光源窗口設置在分析室壁上并與窗口位于同側。

進一步，在所述光源窗口外側設置照明裝置，對分析室內進行照明。

進一步，在所述掃描隧道顯微鏡STM裝置中設置反射鏡，該反射鏡位于所述針尖的側面，并可將由所述照明裝置發出的光反射至所述針尖上。

進一步，所述反射鏡的材質為金屬。

進一步，在所述三維移動平臺還設置有一根鋼絲，通過滑輪后連接可調節的重物，該重物的重量可以用來抵消由于大氣壓力對所述石英窗口的壓力，進而減輕所述三維移動平臺負擔。

進一步，所述裝置固定在一塊連成一體的架子上，并通過彈簧將所述裝置懸掛起來。

附圖說明

圖1裝置整體圖

圖2拉曼裝置與STM裝置組合結構圖

圖3探頭，物鏡跟真空裝置通過波紋管連接圖

具體實施方式