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卓立汉光全自动化拉曼光谱仪Finder930

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Finder930
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详细说明

  卓立汉光全自动化拉曼光谱仪Finder930产品概述

  从2003 年步入拉曼光谱领域至今,卓立汉光的技术实力不断沉淀,拉曼产品也在推陈出新, 公司产品在材料、地质、生物、化学、医药、食品、刑侦等领域得到了十分广泛的应用。经过与不同行业不同客户的长期探讨,我们推出了全新一代的Finder 930 拉曼测量系统,旨在打造一台属于国人自己的高性能、高稳定性、高性价比的国产激光共聚焦拉曼光谱仪。我们汲取了前几代产品的成功经验,对Finder 930 的硬件和软件上进行了升级:

  • 成像质量更加,波长重复性和准确性更高,让您的实验数据更加可靠。

  • 光路自动校正不仅使设备更加智能,操作更加简单,也让设备稳定性大幅提升,开机即用, 无需专人维护。

  • mapping、拉曼mapping、荧光寿命成像、高光谱数据处理, 简单易用,让您的数据分析更加方便快捷。

  • Finder 930,是一台具有高性能, 高可靠性,高智能化的通用型分析仪器,为您的研究保驾护航。

  系统结构

  卓立汉光全自动化拉曼光谱仪Finder930系统特点

  极高的共焦性能

  当一个点光源(通常是激光)通过物镜聚焦在样品上,这一点所成的像通过探测针孔被探测器所检测,此时照明针孔和探测针孔相对于物镜焦平面是共轭的,即为共聚焦。在共聚焦显微系统中,只有被照明样品的散射光信号才会被接受,这就保证了横向空间分辨率;而位于光源照明区域内,但不在焦平面上的样品信号会由于离焦而被探测针孔(空间滤波器)强烈地衰减,这也就保证了纵向空间分辨率。因此, 当我们将样品沿着激光入射的方向上下移动时, 可以将激光聚焦于样品的不同层,以实现对样品的剖层分析。共聚焦的另外一个优点是对于透明,半透明样品,或者有较强荧光和黑体辐射背景的样品来说,有较好的背景抑制的功能。

  上图为小鼠的心脏切片样品,可以看到在宽场成像(A)中,离焦光线会显著地降低图像的分辨率和对比度;但是在共聚焦成像系统(B)中,利用针孔去除非聚焦光线,因此可以形成对比度和分辨率更高的图像。

  图片引用:Price R L ,Jerome W G J . Basic Confocal Microscopy[M]. Springer New York, 2011.

  系统稳定性

  在一个有众多光学元件的光学系统里面,光学元件调节架的温漂,光路切换的重复性等问题,直接影响系统的稳定性,反映到显微共聚焦拉曼光谱系统上直观的现象就是激光光斑的漂移。而激光光斑的漂移会带来诸多问题,直接的影响就是共聚焦性能的降低以及系统灵敏度的下降,其次光斑漂移会对偏振等对光路准直性要求极高的实验带来影响,因此保证系统的稳定性是设计一切光学系统的首要问题。

  1. 温度湿度对稳定性的影响

  在光学系统中,光路越长,反射镜越多,那么光学调整架由于温度湿度影响而产生的漂移量就越大,激光光斑的漂移就会越严重。从共聚焦原理可以看到,共聚焦就是要把激光光斑成像到针孔上,激光光斑漂移就意味着针孔上的光斑像漂移,因此通光量就会显著下降。为了避免信号强度受到影响,因此只能把针孔变大,进而影响共聚焦性能。为了解决这个问题,Finder930 采用了激光器内置的设计,减小光路长度,同时采用受温度湿度影响形变*小的航空铝材设计制作光学元件调整架。

  时间稳定性实验测试曲线:

  1. 光路切换对稳定性的影响

  当共聚焦拉曼系统为了满足不同的实验需求配置多路激光器时,就需要进行激光器和滤光片的切换,因切换过程对定位精度和重复定位精度都有很高的要求,因此一般采用电动切换。Finder 930 在设计初期, 便巧妙地将多个波长的激光器通过二向色镜进行合束并固化,在更换激光器波长时, 软件会自动控制激光器的开关,并自动切换到响应的滤光片。以上的设计,保证了系统可以长期(数月)稳定工作,而不需要经常调整光路。

  温度稳定性实验测试曲线:

  注:该曲线为实验室测试数据,环境温度22±2℃  

  光谱成像能力

  从前面的原理介绍得知,拉曼光谱是用来表征物质化学成分以及研究分子性质如应力,极性,及晶体质量等属性的一种工具。而拉曼mapping 或者叫拉曼成像就是将研究的对象可视化的一种手段。用户可以直接从Mapping 图像上得到如化学成分的空间分布,非常直观。

  既然是Mapping 是显微图像的一种,那么Mapping 就必须有显微图像应该具备的特点,即就是空间分辨率和成像速度。

  1.空间分辨率

  空间分辨率分为横向(XY 平面)和纵向(Z)两个指标,横向分辨率主要受物镜NA,激光器波长,共焦针孔的尺寸以及激光器光斑质量的影响,而纵向分辨率也就是我们讲的共聚焦性能,除了上面几个因素外, 还跟系统的优化设计有极大的关系。经过优化过后的Finder930,可以在100X,0.9NA 物镜,532nm 激光测试条件下,达到横向空间分辨率0.5m,纵向空间分辨率1.79m。而我们的所有Mapping 均可以在共聚焦情况下完成,因此保证了mapping 结果的空间分辨率。

  2.成像速度

  Mapping 成像速度是另外一个重要的参数,主要取决 于系统的灵敏度,电动台的精度以及软件的处理能力。 灵敏度要够高,单光谱的采集时间才可以更短,才能 从本质上提升 Mapping 速度,而电动台的高精度主要 是防止图像畸变,软件的 Mapping 逻辑是为了提升 Mapping 速度,做到边走边采的同步功能,软件的实 时处理能力比如噪声抑制,背景扣除等功能,可以从 弱信号复杂信号当中把拉曼光谱提取出来实时显示。

  2.1系统灵敏度:镀银反射镜,可升级宽谱介质膜; 光谱仪可做镀银升级;F/4.2 通光口径;CCD 采用 深制冷,背照式深耗尽芯片,峰值量子效率 >90%; 1.48MHz 读出速度,可实现一秒钟 100 张以上光谱采 集速度

  2.2Mapping 采集图像时,电动位移台先从原点移动 至采集目标区域零点,然后依照程序设计进行逐点逐 行扫描,扫描结束后,电动位移台回到扫描区域的中 心点。此时可以对采集到光谱进行数据处理,得到理 想的拉曼 Mapping 图像。

  软件数据分析(Visual Spectra)

  具有强大的数据分析软件,可以对 Mapping 数据进行去基线、平滑等预处理,之后根据需求可以通过信号强度的 积分、平均值、*大值等模式进行成像;此外,还可以对单峰及多峰进行数据拟合。对于输出的图像,可以进行 色表匹配等美化处理。

  光谱 Mapping 数据处理 可以对单点(全图)数据进行预处理,包括去除“宇宙射线”、光谱基底,平滑光谱曲线等。

  卓立汉光全自动化拉曼光谱仪Finder930技术规格

激光波长(nm)

标配532nm,选配638nm、785nm

激光功率(mW)

>60(532nm),>25(638nm),>50(785nm)

拉曼频移范围(cm-1)

80-9000@532nm,80-6000@638nm,80-3200@785nm

显微镜

正置显微镜

样品台

标配:手动,行程102*105mm

选配:电动位移台,行程75*50mm

物镜

10x,50x,100x,50x 长焦,半复消色差

落射式照明

卤素灯

光谱仪

320 mm 焦长,Czerny-Turner 式

光谱CCD

2000x256 像素,背照式深耗尽芯片,QE>90%,可见近红外专用

光栅配置

1800g/500nm blazed

600g/500nm blazed

150g/500nm blazed

光谱分辨率

< 1.5cm-1

信噪比

> 30:1

空间分辨率(针孔50μm,532nm 激发)

纵分辨率:< 2μm

横向分辨率:< 500nm

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