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陰極發(fā)光輔助微區(qū)光譜儀

陰極發(fā)光輔助微區(qū)光譜儀技術(shù)，即以陰極發(fā)光作為激發(fā)源，采集無機(jī)礦物、材料的光譜信息。

陰極發(fā)光（CL）是從某種受到高能電子轟擊的材料發(fā)出的，特定波長的光量子。電子束通常在一個(gè)微探針（EPMA）中，或是探測(cè)電子顯微鏡中（SEM-CL），或是依賴巖相顯微鏡（Optical-CL）的陰極發(fā)光微探針中產(chǎn)生。一種材料中的CL特性是該材料的組成成分、晶格（格子）結(jié)構(gòu)、重疊拉力和材料結(jié)構(gòu)損壞的復(fù)值函數(shù)。不同的礦物展現(xiàn)不同的熒光或是磷光運(yùn)動(dòng)行為，這些可以影響CL圖像的質(zhì)量，這要看圖像是通過何種方式獲得的。用入射輻射或是顆粒照射某些材料表面，會(huì)導(dǎo)致其發(fā)出電磁輻射，這一電磁輻射 比熱黑體輻射產(chǎn)生的要多。這一放射可以在可見光下（400-700 nm）、紫外光下（紫外光<400 nm）或是紅外光下（紅外光>700 nm）。這一通常現(xiàn)象被稱為發(fā)光。發(fā)光的類型通常是根據(jù)入射輻射或是粒子的不同，以及根據(jù)輻射過程的動(dòng)力學(xué)來區(qū)別的。在以后的例子中，如果當(dāng)入社輻射停止后<10-8 秒內(nèi)，有發(fā)光射線產(chǎn)生，這一發(fā)光特性被定義為發(fā)熒光。如果在入伍后輻射停止后>10-8 秒內(nèi)，發(fā)光射線繼續(xù)發(fā)射，這一發(fā)光特性被定義為磷光現(xiàn)象。

固態(tài)能帶理論為解釋發(fā)光現(xiàn)象一種方法。一種絕緣的材料（像石英或是方解石）可被描述為具有一個(gè)價(jià)帶和一個(gè)帶有中介帶隙（禁帶寬度）的導(dǎo)帶。

【頂端】在價(jià)帶和導(dǎo)帶之間有寬帶隙的絕緣體，有假想的代帶隙的電子帶（水平線）?！局胁俊繌膬r(jià)帶到導(dǎo)帶激發(fā)的電子，留下所謂的“洞”【底部】當(dāng)電子直接落回到價(jià)帶基態(tài)時(shí)可能經(jīng)過的路線包括：（左）電子直接落回到價(jià)帶，通常引起紫外線（中部）電子遭遇單個(gè)收集器，發(fā)射與能量釋放成比例的CL，該能量是當(dāng)電子落到價(jià)帶上被收集器臨時(shí)捕獲的，（右）電子遭遇多個(gè)收集器，發(fā)射與能量釋放成比例的CL，該能量是當(dāng)電子落到下一個(gè)收集器或是價(jià)帶被收集器臨時(shí)捕獲的。

如果一個(gè)晶體被電子以足夠的能量轟擊，低能量價(jià)帶的電子會(huì)被提升到更高的導(dǎo)帶上。當(dāng)高能電子試圖回到價(jià)帶基態(tài)時(shí)，它們可能會(huì)暫時(shí)（在微妙級(jí)別上）被內(nèi)在的（結(jié)構(gòu)缺陷）和/或外部的（雜質(zhì)）陷收集器捕獲。如果當(dāng)電子逃離捕獲時(shí)損耗的能量被激發(fā)，并在一個(gè)合適的能量/波長范圍內(nèi)，就會(huì)導(dǎo)致發(fā)光。大部分照片落在電磁波譜（波長400-700 nm）的可見部分，同時(shí)一些落在電磁波譜的紫外（UV）和紅外（IR）部分。

收集器之間相互影響以發(fā)光的可能方式有很多種（圖1.）。一旦電子被激發(fā)到導(dǎo)帶，它們可能遭遇一個(gè)收集器并落入價(jià)帶，或者它們隨機(jī)地通過晶體結(jié)構(gòu)，直到遇到一個(gè)收集器。從那個(gè)收集器，電子可能返回到價(jià)帶基態(tài)，或是可能遭遇多個(gè)收集器而發(fā)出照片，照片的波長取決于能量的不同。CL的強(qiáng)度通常是收集器密度的函數(shù)。

在一個(gè)> 10 μm的扁平樣本中，由于在顯著更大的深度/體積中被激發(fā)，CL圖像的分辨率將會(huì)固定地減?。蓞⒁婋娮邮嗷プ饔茫?。

RELIOTRON陰極發(fā)光儀技術(shù)參數(shù)

陰極發(fā)光儀利用非破壞性的陰極發(fā)光技術(shù)，多數(shù)用于碳酸鹽巖中的沉積巖以及碎硝巖等固體樣品結(jié)構(gòu)和組成的定性分析手段。同時(shí)不會(huì)對(duì)樣品造成任何破壞。它具有換樣快速方便，設(shè)計(jì)簡單緊湊的特點(diǎn)。適用光學(xué)顯微鏡及數(shù)碼成細(xì)系統(tǒng)聯(lián)機(jī)使用，更適合現(xiàn)在的科研和教學(xué)實(shí)驗(yàn)要求。此外，該陰極發(fā)光儀的樣品室對(duì)樣品的制備范圍廣，并對(duì)于適合低溫產(chǎn)生陰極光的巖石樣品控溫能力強(qiáng)。

真空度：**極限為0.0025mTorr，**限度保護(hù)樣品。

電子槍：電子槍是一種水平式冷陰極電子束射線型，高達(dá)30 KV，通常使用在1KV至25 KV之間調(diào)節(jié)。

陰極電壓：0-30KV，過壓保護(hù)。

*佳電流：0.02-1mA，連續(xù)可測(cè)，過流保護(hù);**束流到2mA。

聚焦：能夠散聚焦到點(diǎn)聚焦的調(diào)節(jié)功能，電子束光斑可根據(jù)樣品適用要求調(diào)節(jié)。

數(shù)字顯示：電壓、電流、真空度、自動(dòng)/手動(dòng)操作模式及儀器狀態(tài)、高壓開啟、電子槍輸出極限等等。

顯微鏡要求：適合多種不同型號(hào)的顯微鏡，在物鏡和載物臺(tái)之間，必須為真空室的高度保留足夠空間。通常使用長工作距離的物鏡及聚光鏡即可實(shí)現(xiàn)空間的需求。

Figure 1:復(fù)雜的石英環(huán)帶， 6.5kV 0.5mA；

Figure 2: 兩相近的無色寶石， 紅色是藍(lán)寶石; 接近淡黃色的中含有錳離子，12kV 0.9mA；

Figure 3: 部分融化的斜長石， 透長石中的部分融化的斜長石，6.5 kV 0.5mA。

陰極發(fā)光輔助微區(qū)光譜儀類似于顯微光譜系統(tǒng)或顯微分光光度計(jì)技術(shù)，在顯微鏡的基礎(chǔ)之上增了光譜分析的功能；能夠?qū)崿F(xiàn)微米級(jí)樣品的反射光譜、熒光光譜、拉曼光譜等光譜分析。

超越影像，洞悉光譜——顯微光譜是顯微鏡系統(tǒng)與光譜儀檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)合，能夠在顯微圖像分辨的基礎(chǔ)之上精確采集空間分辨的光譜信息。

我們的方案——在各類顯微鏡和光纖光譜儀的基礎(chǔ)之上，采用共軛成像、快速定位和光路分束的顯微光譜解決方案。

共軛成像——基于商用顯微鏡，在更大的視野之下，可以選擇一個(gè)精確的區(qū)域進(jìn)行精細(xì)的光譜測(cè)量。

快速定位——配備**技術(shù)的微區(qū)光纖和指示照明光源，可以準(zhǔn)確地在視野中定位光譜測(cè)量區(qū)域。

光路切換——配備CMS光路切換器，可以支持兩檔光路切換，能夠?qū)崿F(xiàn)光譜測(cè)量與圖像分析的同步，或不同測(cè)量波段的切換。

顯微光譜系統(tǒng)——基于各類顯微鏡，搭配復(fù)享專有顯微光譜配件CMS，實(shí)現(xiàn)顯微光譜設(shè)備的特有功能。

多款光譜儀——多款光譜儀可選，滿足用戶對(duì)分辨率以及靈敏度的不同需求，波段可覆蓋250~2500 nm。

專業(yè)服務(wù)——根據(jù)用戶實(shí)際需求，提供顯微鏡適配服務(wù)、顯微鏡代購服務(wù)以及專業(yè)工程師安裝培訓(xùn)服務(wù)。

角分辨功能——在顯微光譜的空間分辨之上可以進(jìn)一步增加角度分辨的功能。

波段的擴(kuò)展——在基本的350~1100 nm波段之上，可以進(jìn)一步將顯微光譜的探測(cè)波段擴(kuò)展至近紅外波段。

Raman擴(kuò)展——可以加載532， 785， 1064 nm波段的拉曼光譜測(cè)量探頭，實(shí)現(xiàn)顯微拉曼光譜測(cè)量。

與傳統(tǒng)顯微鏡分光光度計(jì)相比，復(fù)享顯微光譜系統(tǒng)具有高兼容性、低改裝成本、覆蓋光譜范圍廣、采樣面積小的特點(diǎn)，可以進(jìn)行紫外－可見光－紅外光譜段的反射分析，透射分析，熒光分析和偏振分析。復(fù)享顯微光譜系統(tǒng)目前已在微納光學(xué)、材料學(xué)、生物技術(shù)、礦物分析、紙幣防偽等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

典型應(yīng)用領(lǐng)域

各種礦物及材料的測(cè)試

例如石墨烯探測(cè) 石墨烯的主要特征峰，即 G 峰，是由碳原子的面內(nèi)振動(dòng)引起的，它出現(xiàn)在 39500pxˉ1 附近；該峰對(duì)應(yīng)力影響非常敏感，并能有效反映石墨烯層數(shù)；這需要使用具有共焦能力的顯微拉曼光譜技術(shù)。

細(xì)胞生物學(xué) 單細(xì)胞拉曼光譜能提供細(xì)胞內(nèi)核酸、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)含量等大量信息，可在不損傷細(xì)胞的條件下檢測(cè)細(xì)胞分子結(jié)構(gòu)變化；這需要具有較高空間分辨能力的儀器分析手段。

微區(qū)拉曼探頭 具有以下顯著特點(diǎn)： 可通過顯微鏡微區(qū)探頭耦合模塊適配絕大多數(shù)常見的正置顯微鏡； 2 *低 3750pxˉ1 波數(shù) 內(nèi)置一組精確匹配的光片，將激發(fā)光的波數(shù)抑制在 3750pxˉ1 之內(nèi)，能夠?yàn)檠芯咳藛T帶來額外的低波數(shù)探測(cè)能力； 3 即插 & 即用 無需調(diào)節(jié)濾光片和光路，插上顯微鏡即可使用，節(jié)省大量實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備時(shí)間。

技術(shù)參數(shù)

型號(hào) 描述

fP-532-R 支持 532nm 激光輸入

fP-785-R 支持 785nm 激光輸入

性能參數(shù)

激發(fā)波長： 依不同型號(hào)而不同

光譜范圍： 150~100000pxˉ1，低波數(shù)擴(kuò)展

激光抑制比：優(yōu)于 OD6，有效濾除激光 Rayleigh 散射

光纖接口： 激光激發(fā)接口為 SMA905，拉曼接收接口為 SMA905

探頭焦距： ∞ 焦距，平行光輸出；可加載 7.5mm 焦距鏡頭

光纖芯徑： 激光激發(fā)端 100μm，拉曼接收端 200μm

數(shù)值孔徑： 0.22 N.A.

結(jié)論

陰極發(fā)光輔助微區(qū)光譜儀，即采用類似微區(qū)光譜系統(tǒng)或顯微分光光度計(jì)技術(shù)，在顯微鏡的基礎(chǔ)之上增了光譜分析的功能。能夠?qū)崿F(xiàn)微米級(jí)樣品的反射光譜、熒光光譜、拉曼光譜等光譜分析。