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  • 產(chǎn)品展示

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    遠(yuǎn)程拉曼測試系統(tǒng)

    • 產(chǎn)品型號:
    • 產(chǎn)品時(shí)間:2025-04-02
    • 簡要描述:遠(yuǎn)程拉曼測試系統(tǒng),可適用于30-200mm遠(yuǎn)距離的拉曼光譜測試以及樣品成像。拉曼光譜技術(shù)是用于研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的分子光譜技術(shù),通過散射光的頻移量來獲得分子振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)情況,從而分析分子的結(jié)構(gòu)、對稱性、電子環(huán)境和分子結(jié)合情況,是定量和定性分析物質(zhì)結(jié)構(gòu)的一種強(qiáng)有力的技術(shù)手段。
    • 產(chǎn)品介紹

    產(chǎn)品概述

    遠(yuǎn)程拉曼光譜技術(shù)

    拉曼光譜技術(shù)是用于研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的分子光譜技術(shù),通過散射光的頻移量來獲得分子振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)情況,從而分析分子的結(jié)構(gòu)、對稱性、電子環(huán)境和分子結(jié)合情況,是定量和定性分析物質(zhì)結(jié)構(gòu)的一種強(qiáng)有力的技術(shù)手段。

    遠(yuǎn)程拉曼測試系統(tǒng)

    近年發(fā)展的遠(yuǎn)程拉曼光譜探測技術(shù),是根據(jù)拉曼散射效應(yīng)遠(yuǎn)距離探測物質(zhì)的技術(shù),通過技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用的拓展,目前已在行星、礦物勘測、遠(yuǎn)程爆炸物探測、化學(xué)物質(zhì)泄漏和污染物測量等方面有很高的應(yīng)用價(jià)值。國際目前常用的程拉曼探測系由以下部分組成:激發(fā)光源、光路收集模塊、分光模塊、探測模塊、數(shù)據(jù)采集與分析模塊。

    遠(yuǎn)程拉曼測試系統(tǒng)

    在激光器的選擇上,高脈沖能量激光器是主流激光器,常見的是可見光波段的激光器, 也有少量研究者采用紅外波段和紫外波段。

    目標(biāo)樣品拉曼信號的收集是遠(yuǎn)程拉曼光譜探測的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié),大口徑望遠(yuǎn)鏡有助于接收較弱的遠(yuǎn)程拉曼回波信號,戶外遠(yuǎn)程探測時(shí)一般采用望遠(yuǎn)系統(tǒng)收集信號。常見技術(shù)有卡塞格林望遠(yuǎn)鏡和拉曼光纖探頭等。

    在搭配探測器時(shí),跟據(jù)激光器的選型可分為CCD 和帶有電子快門的ICCD,連續(xù)激光源搭配CCD 探測器能滿足較短距離探測需求。高脈沖能量激光器搭配ICCD 探測器,通過對門寬的設(shè)置可以較好地排除背景光和衰減時(shí)間長的熒光干擾,具有很高的應(yīng)用前景。

    遠(yuǎn)程拉曼光譜技術(shù)技術(shù)優(yōu)勢:
    (1) 多種收集器可選,適應(yīng)30mm-1000m甚至更遠(yuǎn)距離的探測;
    (2) 連續(xù)激光器/脈沖激光器可選
    (3) 多種分光光譜儀可選,光柵光譜儀可實(shí)現(xiàn)高分辨率,VPH光譜儀實(shí)現(xiàn)高通光量
    (4) 多種探測器可選,背照式深耗盡型光譜CCD相機(jī)和ICCD可選
    (5) 兼顧成像測試,可實(shí)現(xiàn)腔內(nèi)樣品準(zhǔn)確定位

    主要參數(shù)一覽表:

    激光波長

    連續(xù)激光器:405, 514, 532, 633, 670, 671, 785, 808 nm(其他可選)

    脈沖激光器:532nm,線寬< 0.005 cm-1,10Hz,290mJ

    拉曼頻移范圍

    100-4000cm-1(不同激光可能不同)

    探測距離

    0-30mm@顯微拉曼系統(tǒng)

    30-200mm@拉曼探頭

    光譜儀

    CT式320 mm 焦長光譜儀

    透射式VPH光譜儀

    光譜

    科研級CCD探測器: 2000x256 像素,背照式深耗盡芯片,QE>90%,300-1100nm響應(yīng),峰值效率95%,深度制冷到-60℃

    像增強(qiáng)型CCD探測器:1024*1024像素,2ns門控, 280 – 810nm響應(yīng),增益大于200

    光譜分辨率

    <1.5cm-1 @光柵光譜儀

    < 5cm-1 @VPH光譜儀



    遠(yuǎn)程拉曼探頭

    遠(yuǎn)程拉曼測試系統(tǒng)

    激發(fā)波長

    405, 514, 532, 633, 670, 671, 785, 808 nm.其他可選

    光譜范圍

    100-4000 cm-1 ( 不同激光器范圍不同 )

    焦距

    20 mm to 100 mm

    樣品端光斑大小

    ~100 um @ 100 um 芯徑激發(fā)光纖

    工作距離

    20 ~100 mm

    數(shù)值孔徑

    0.22 @40 mm 焦距

    探頭尺寸

    2.25" L x 0.96" W x 0.58" H

    探頭材質(zhì)

    超硬氧化鋁或者 316 不銹鋼

    探頭柄尺寸

    1.125" 直徑 x 3.8" 長度

    探頭柄材質(zhì)

    316 不銹鋼

    濾光片效率

    O.D >6

    操作溫度

    0-85 ? C

    最大操作壓力

    15 psi

    光纖配置

    100/100 um 標(biāo)準(zhǔn)配置,其他可選

    接口類型

    FC 或者 SMA

    其他

    可定制

    遠(yuǎn)程成像探頭

    遠(yuǎn)程拉曼測試系統(tǒng)

    適用波長

    405nm-785nm

    工作距離

    ~200mm

    空間分辨

    典型值:6um

    成像相機(jī)

    2000萬像素,焦面17.6×11.8 mm

    機(jī)械控制

    XYZ位移以及俯仰可調(diào),適配不同腔體


    激光器

    激光器

    脈沖激光器

    光纖激光器

    激發(fā)波長

    532nm

    532nm

    脈沖能量 / 功率

    290mJ

    100mW

    重復(fù)頻率

    10Hz

    CW

    線寬

    < 0.005 cm-1

    < 0.00001nm

    光譜儀

    類型

    C-T 式影像校正光譜儀

    VPH 光譜儀

    焦距

    320mm 焦距

    85mm

    通光孔徑

    F/4.2

    F/1.8

    光譜范圍

    200-1100nm

    532-680nm

    光譜分辨率

    優(yōu)于 2cm-1@1800 刻線光柵

    5cm-1@1800 刻線光柵

    探測器

    類型

    ICCD

    CCD

    有效像素

    1024*1024

    2000 x 256

    像元尺寸

    13um*13um

    15 x 15 µm

    有效探測面尺寸

    (18mm MCP)

    13.3mm*13.3mm


    最短光學(xué)門寬

    < 2ns

    讀出噪聲

    5 e-

    4.5 e-

    門控

    2ns

    響應(yīng)范圍

    280 – 810nm

    200-1100nm


    遠(yuǎn)程拉曼測試系統(tǒng)遠(yuǎn)程拉曼測試系統(tǒng)

    典型應(yīng)用

    行星探測

    中國科學(xué)院萬雄老師設(shè)計(jì)了一款激光誘導(dǎo)擊穿光譜LIBS+ 拉曼系統(tǒng)在火星模擬環(huán)境下礦物樣品的綜合檢測能力,采用卡塞格林望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu),遠(yuǎn)程脈沖拉曼光譜激發(fā),成功檢測了8 種典型礦物質(zhì)(孔雀石、藍(lán)銅礦、雄黃、文石、方解石、硬石膏和石膏等),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該系統(tǒng)可以在火星條件下有效分析礦物種類和成分。

    遠(yuǎn)程拉曼測試系統(tǒng)
    遠(yuǎn)程拉曼測試系統(tǒng)

    材料生長原位監(jiān)測

    遠(yuǎn)程拉曼光譜技術(shù)可實(shí)現(xiàn)原位監(jiān)測材料生長過程,如成分含量、結(jié)晶度、缺陷量、薄膜生長速率等參數(shù)。M. Gnyba 等人設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程拉曼光譜技術(shù)用于原位監(jiān)測CVD 制備金剛石膜生長過程,探測距離最高達(dá)197mm, 文中采用的工作距離為20cm。

    遠(yuǎn)程拉曼測試系統(tǒng)
    遠(yuǎn)程拉曼測試系統(tǒng)
    圖 單晶金剛石拉曼光譜

    遠(yuǎn)程拉曼測試系統(tǒng)
    圖 金剛石薄膜拉曼光譜

    遠(yuǎn)程拉曼光譜可用于材料生長過程中層數(shù)、堆疊、缺陷密度和摻雜等參數(shù)。M. N. Groot等人[4]采用顯微遠(yuǎn)程拉曼系統(tǒng)分析液態(tài)金屬催化CVD制備大面積石墨烯材料的生長過程,實(shí)現(xiàn)了從連續(xù)多晶薄膜生長為毫米級無缺陷單晶。

    遠(yuǎn)程拉曼測試系統(tǒng)

    圖 1370k 下405nm 激發(fā)的拉曼光譜圖
    遠(yuǎn)程拉曼測試系統(tǒng)
    圖 冷卻至室溫后 514nm 激發(fā)下的拉曼光譜圖

    實(shí)測數(shù)據(jù)

    真空腔內(nèi)樣品測試

    遠(yuǎn)程拉曼測試系統(tǒng)

    GaN單晶工作距離80 mm(表觀放大倍數(shù)1:1) 積分時(shí)間:5 s

    遠(yuǎn)程拉曼測試系統(tǒng)

    GaN/Au/Mica工作距離80 mm 積分時(shí)間:30 s

    圖像分辨率測試

    遠(yuǎn)程拉曼測試系統(tǒng)

    USAF1951分辨率板測試,左圖全圖,右圖為左圖紅圈中的放大圖像

    該套光學(xué)配置的理論分辨率為0.005mm,通過THORLABS的USAF1951標(biāo)準(zhǔn)分辨率板測 試,如上圖中的右圖所示,能最小分辨的線對編號為右圖虛線框中的“6-3",對照如下1951 USAF測試靶的表格:

    遠(yuǎn)程拉曼測試系統(tǒng)

    其分辨率為80.6 lp/mm,對應(yīng)空間分辨率為1mm/(80.6*2)=0.006mm

    通過芯徑100μm的多模光纖將波長為520nm的綠色激光引入該套光學(xué)系統(tǒng)中,聚焦于PCB電路板,效果如下面兩張圖所示。其中圖3中的綠色激光光點(diǎn)聚焦到了PCB版的標(biāo)尺部分(位于13mm和14mm刻度線之間),每一小格為1mm,實(shí)測的光斑直徑約120μm。圖4中的綠色激光光點(diǎn)聚焦到了EMMC_BGA169封裝結(jié)構(gòu)的電極點(diǎn)陣的區(qū)域,其 中相鄰電極間距為0.5mm,一個(gè)電極盤的直徑約60μm。

    遠(yuǎn)程拉曼測試系統(tǒng)

    綠色激發(fā)光聚焦到PCB電路板標(biāo)尺的顯微像;
    遠(yuǎn)程拉曼測試系統(tǒng)

    綠色激發(fā)光聚焦到EMMC_BGA169封裝的電極點(diǎn)陣的顯微照片

    引用文獻(xiàn):

    [1] 趙家煒, 馬建樂, 郝銳, 等. 遠(yuǎn)程增強(qiáng)拉曼光譜技術(shù)及其應(yīng)用[J]. 光散射學(xué)報(bào), 2021.

    [2] 袁汝俊, 萬雄, 王泓鵬. 基于遠(yuǎn)程 LIBS-Raman 光譜的火星礦物成分分析方法研究[J]. 光譜學(xué)與光譜分析, 2021, 41(4): 1265.

    [3] Gnyba M, Kozanecki M, Wroczyński P, et al. Long-working-distance Raman system for monitoring of uPA ECR CVD process of thin diamond/DLC layers growth[J]. Photonics Letters of Poland, 2009, 1(2): 76-78.

    [4] Jankowski M, Saedi M, La Porta F, et al. Real-time multiscale monitoring and tailoring of graphene growth on liquid copper[J]. ACS nano, 2021, 15(6): 9638-9648.



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