[发明专利]高真空针尖增强拉曼装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种高真空针尖增强拉曼装置。

背景技术

扫描探针显微镜(SPM)的发明使得我们可以在原子尺度表征样品表面特征。基于此的电子遂穿谱也可以用来表征分子的化学结构等特征，但是其实施起来需要严格的条件，如低温等。分子的拉曼谱对于不同的分子具有唯一性，因此可以用来表征分子的化学结构等特征，但是由于其散射界面非常小，在纳米级及单分子级别时其很难探测到。基于表面等离子体激元的表面增强拉曼使得我们可以探测到单分子级别的拉曼信号，但其无法精确的定位。针尖增强拉曼(TERS)装置是一种新型的探测方式，它将拉曼探测装置与扫描探针显微镜结合起来，实现了纳米分辨率的拉曼探测。局域在针尖跟表面之间的表面等离子体可以对电磁场产生极大的增强，甚至也可以达到单分子水平的拉曼信号的探测。但是现有的TERS装置基本上都是大气下的装置，这种装置很难发挥SPM特别是扫描隧道显微镜(STM)的优势。而国际上现有的一台真空装置的TERS装置也只有表征部分在真空中，样品制备部分还是在大气环境下进行。这样就严重限制了这种新型装置的功能。我们所搭建的装置集样品处理、制备、表征为一体，都处于真空环境中。这个装置将在单分子拉曼探测，DNA序列检测，分子吸附构型，电势对分子吸附的影响，分子不同排列，分子偶极距变化等多方面有着巨大的应用价值。

发明内容

本申请提供了一种拉曼前级和物镜镜头跟SPM联用的装置，该装置主要是利用石英窗口将拉曼前级和物件隔离开，物镜和拉曼前级同时固定连接到安装有石英窗口的法兰上，并且该法兰与真空腔体通过真空波纹管连接，保证整个探测装置可以在波纹管允许的范围内自由移动。

一种高真空针尖增强拉曼探测装置，包括分析室、制备室、进样室、设置在分析室内扫描隧道显微镜STM装置和与扫描隧道显微镜相连的拉曼探测前级；所述分析室，样品制备室和进样室三者之间通过进样通道相连；所述拉曼探测前级设置在一个可三维移动的三维移动平台上，拉曼探测前级的前端设置有法兰，法兰与连接着波纹管的法兰相连，法兰与法兰之间设置有石英窗口；波纹管的另一端还设置有法兰，法兰与设置在分析室壁上窗口上的法兰相连，STM物镜镜头置于分析腔体中，通过一个准直的金属管连接到波纹管的法兰上，拉曼探测光路通过拉曼探测前级，经过石英窗口，金属准直管和STM镜头聚焦到针尖尖端；由于在光路中设置了波纹管，所以移动三维移动平台、即可带动拉曼探测前级，石英窗口，准直管和物镜镜头一起移动，从而可在三维空间内调整拉曼光路与STM装置针尖之间的位置关系，并达到将拉曼探测仪中激光聚焦到针尖上而不影响光路的目的。

进一步，所述分析室壁上还设置有光源窗口，该光源窗口设置在分析室壁上并与窗口位于同侧。

进一步，在所述光源窗口外侧设置照明装置，对分析室内进行照明。

进一步，在所述扫描隧道显微镜STM装置中设置反射镜，该反射镜位于所述针尖的侧面，并可将由所述照明装置发出的光反射至所述针尖上。

进一步，所述反射镜的材质为金属。

进一步，在所述三维移动平台还设置有一根钢丝，通过滑轮后连接可调节的重物，该重物的重量可以用来抵消由于大气压力对所述石英窗口的压力，进而减轻所述三维移动平台负担。

进一步，所述装置固定在一块连成一体的架子上，并通过弹簧将所述装置悬挂起来。

附图说明

图1装置整体图

图2拉曼装置与STM装置组合结构图

图3探头，物镜跟真空装置通过波纹管连接图

具体实施方式