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暗場散射光譜丨小尺度結構研究*

更新更新時間:2019-03-07 點擊次數:4371


概念解釋:暗場顯微(英文:Dark-field microscopy)或稱暗視野顯微(英文:Dark ground microscopy)描述光學顯微和電子顯微中的一種特殊顯微手法,除去觀測物體以外的光線或電子進入物鏡,使目鏡中觀測到的視野背景是黑的,只有物體的邊緣是亮的。利用這個方法能見到小至 4~200nm的微粒子,分辨率可比普通顯微法高50倍。
應用簡介
暗場顯微技術采用光學顯微鏡結合特殊的照明和觀察方式,使得只有樣品大角度散射的光能夠進入物鏡并被探測到。采用暗場顯微技術,可以克服常規光學顯微(明場照明成像)針對均一樣品中的微小結構成像時,透射或反射襯度不足的問題,使得微小的結構在背景中得以突出呈現,特別適合顆粒、纖維、小尺度界面等的觀測。

圖1 同一樣品明場(A)、暗場(B)像對比
位于襯底、溶液、膠體或細胞中的金屬納米顆粒/團簇是典型的均一樣品中的小尺度結構,因此暗場顯微技術是一種非常有效的觀測手段。更為有趣也更為重要的特性是,因為納米顆粒的介觀特征、表面活性,它們對電磁波的響應既不同于單獨的原子/分子,也不同于長程有序的晶體。因此除了暗場散射成像以外,進一步研究此類粒子散射光的光譜特征,有助于理解納米顆粒的尺度,狀態,動力學過程,以及與周邊環境的相互作用信息。暗場散射光譜廣泛用于金屬納米顆粒研究,表面納米結構研究,納米管及納米線,以及Plasmon Ruler等。

系統配置和關鍵部件
如同一般的微區光譜系統,暗場散射光譜可通過暗場顯微鏡(透射照明需配置暗場聚光器,落射照明需配置明暗場物鏡及落射暗場照明器),成像光柵光譜儀以及高靈敏度科研級CCD探測器構成。除顯微部分外,暗場散射光譜儀的配置主要考慮以下因素:
1)通常的散射譜較寬,一般不需要太高的分辨率;
2)光譜儀通常要兼顧成像,所以需要影像矯正的光譜儀,并配置開度較大的入口狹縫;通常會在光柵位配置一面反射鏡用于成像,也可使用光柵的零級作為反射鏡來成像;

圖2 金納米顆粒透射暗場散射光譜示意圖

暗場散射光譜系統的結構由圖3所示。在暗場顯微鏡的影像出口轉接光柵光譜儀,顯微鏡成像于光譜儀入口。光譜儀入口狹縫開到,選擇反射鏡替代光柵(或將光柵波長設為“0”),可在光譜儀CCD上觀測暗場成像;選擇感興趣的顆粒使其位于視場中心,狹縫調小,光柵切換到適當的波長位置,即可獲得暗場光譜。

解決方案
先鋒科技針對暗場散射系統提供靈活配置,既可以為您提供獨立的純暗場散射系統,亦可在標準的RTS2共聚焦拉曼光譜系統上升級暗場散射功能。

序號    項目    推薦配置    說明
1    顯微鏡    正置:Leica DM2700M或Olympus BX51
倒置:主流倒置顯微鏡(透射暗場)
必須配置電動樣品臺    如果要兼容倒置拉曼,則顯微鏡為Nikon Ti2-U或Olympus IX73/83雙層熒光轉盤光路
2    光譜儀    300或500mm焦長光譜儀
低刻劃密度光柵    單窗口光譜范圍要求500-600nm
3    CCD相機    DU920,940,971(純暗場)
iVac316 (拉曼兼容)    純暗場需要較大靶面的相機,拉曼兼容可使用拉曼CCD相機

暗場散射實測結果

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