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陰極發光輔助微區光譜儀

陰極發光輔助微區光譜儀技術，即以陰極發光作為激發源，采集無機礦物、材料的光譜信息。

陰極發光（CL）是從某種受到高能電子轟擊的材料發出的，特定波長的光量子。電子束通常在一個微探針（EPMA）中，或是探測電子顯微鏡中（SEM-CL），或是依賴巖相顯微鏡（Optical-CL）的陰極發光微探針中產生。一種材料中的CL特性是該材料的組成成分、晶格（格子）結構、重疊拉力和材料結構損壞的復值函數。不同的礦物展現不同的熒光或是磷光運動行為，這些可以影響CL圖像的質量，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，會導致其發出電磁輻射，這一電磁輻射 比熱黑體輻射產生的要多。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）。這一通常現象被稱為發光。發光的類型通常是根據入射輻射或是粒子的不同，以及根據輻射過程的動力學來區別的。在以后的例子中，如果當入社輻射停止后<10-8 秒內，有發光射線產生，這一發光特性被定義為發熒光。如果在入伍后輻射停止后>10-8 秒內，發光射線繼續發射，這一發光特性被定義為磷光現象。

固態能帶理論為解釋發光現象一種方法。一種絕緣的材料（像石英或是方解石）可被描述為具有一個價帶和一個帶有中介帶隙（禁帶寬度）的導帶。

【頂端】在價帶和導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）。【中部】從價帶到導帶激發的電子，留下所謂的“洞”【底部】當電子直接落回到價帶基態時可能經過的路線包括：（左）電子直接落回到價帶，通常引起紫外線（中部）電子遭遇單個收集器，發射與能量釋放成比例的CL，該能量是當電子落到價帶上被收集器臨時捕獲的，（右）電子遭遇多個收集器，發射與能量釋放成比例的CL，該能量是當電子落到下一個收集器或是價帶被收集器臨時捕獲的。

如果一個晶體被電子以足夠的能量轟擊，低能量價帶的電子會被提升到更高的導帶上。當高能電子試圖回到價帶基態時，它們可能會暫時（在微妙級別上）被內在的（結構缺陷）和/或外部的（雜質）陷收集器捕獲。如果當電子逃離捕獲時損耗的能量被激發，并在一個合適的能量/波長范圍內，就會導致發光。大部分照片落在電磁波譜（波長400-700 nm）的可見部分，同時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光的可能方式有很多種（圖1.）。一旦電子被激發到導帶，它們可能遭遇一個收集器并落入價帶，或者它們隨機地通過晶體結構，直到遇到一個收集器。從那個收集器，電子可能返回到價帶基態，或是可能遭遇多個收集器而發出照片，照片的波長取決于能量的不同。CL的強度通常是收集器密度的函數。

在一個> 10 μm的扁平樣本中，由于在顯著更大的深度/體積中被激發，CL圖像的分辨率將會固定地減小（可參見電子束相互作用）。

RELIOTRON陰極發光儀技術參數

陰極發光儀利用非破壞性的陰極發光技術，多數用于碳酸鹽巖中的沉積巖以及碎硝巖等固體樣品結構和組成的定性分析手段。同時不會對樣品造成任何破壞。它具有換樣快速方便，設計簡單緊湊的特點。適用光學顯微鏡及數碼成細系統聯機使用，更適合現在的科研和教學實驗要求。此外，該陰極發光儀的樣品室對樣品的制備范圍廣，并對于適合低溫產生陰極光的巖石樣品控溫能力強。

真空度：**極限為0.0025mTorr，**限度保護樣品。

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

陰極電壓：0-30KV，過壓保護。

*佳電流：0.02-1mA，連續可測，過流保護;**束流到2mA。

聚焦：能夠散聚焦到點聚焦的調節功能，電子束光斑可根據樣品適用要求調節。

數字顯示：電壓、電流、真空度、自動/手動操作模式及儀器狀態、高壓開啟、電子槍輸出極限等等。

顯微鏡要求：適合多種不同型號的顯微鏡，在物鏡和載物臺之間，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現空間的需求。

Figure 1:復雜的石英環帶， 6.5kV 0.5mA；

Figure 2: 兩相近的無色寶石， 紅色是藍寶石; 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。

陰極發光輔助微區光譜儀類似于顯微光譜系統或顯微分光光度計技術，在顯微鏡的基礎之上增了光譜分析的功能；能夠實現微米級樣品的反射光譜、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與光譜儀檢測系統的結合，能夠在顯微圖像分辨的基礎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，可以選擇一個精確的區域進行精細的光譜測量。

快速定位——配備**技術的微區光纖和指示照明光源，可以準確地在視野中定位光譜測量區域。

光路切換——配備CMS光路切換器，可以支持兩檔光路切換，能夠實現光譜測量與圖像分析的同步，或不同測量波段的切換。

顯微光譜系統——基于各類顯微鏡，搭配復享專有顯微光譜配件CMS，實現顯微光譜設備的特有功能。

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

專業服務——根據用戶實際需求，提供顯微鏡適配服務、顯微鏡代購服務以及專業工程師安裝培訓服務。

角分辨功能——在顯微光譜的空間分辨之上可以進一步增加角度分辨的功能。

波段的擴展——在基本的350~1100 nm波段之上，可以進一步將顯微光譜的探測波段擴展至近紅外波段。

Raman擴展——可以加載532， 785， 1064 nm波段的拉曼光譜測量探頭，實現顯微拉曼光譜測量。

與傳統顯微鏡分光光度計相比，復享顯微光譜系統具有高兼容性、低改裝成本、覆蓋光譜范圍廣、采樣面積小的特點，可以進行紫外－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。復享顯微光譜系統目前已在微納光學、材料學、生物技術、礦物分析、紙幣防偽等領域得到廣泛應用。

典型應用領域

各種礦物及材料的測試

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

細胞生物學 單細胞拉曼光譜能提供細胞內核酸、蛋白質、脂質含量等大量信息，可在不損傷細胞的條件下檢測細胞分子結構變化；這需要具有較高空間分辨能力的儀器分析手段。

微區拉曼探頭 具有以下顯著特點： 可通過顯微鏡微區探頭耦合模塊適配絕大多數常見的正置顯微鏡； 2 *低 3750pxˉ1 波數 內置一組精確匹配的光片，將激發光的波數抑制在 3750pxˉ1 之內，能夠為研究人員帶來額外的低波數探測能力； 3 即插 & 即用 無需調節濾光片和光路，插上顯微鏡即可使用，節省大量實驗準備時間。

技術參數

型號 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

激發波長： 依不同型號而不同

光譜范圍： 150~100000pxˉ1，低波數擴展

激光抑制比：優于 OD6，有效濾除激光 Rayleigh 散射

光纖接口： 激光激發接口為 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： 激光激發端 100μm，拉曼接收端 200μm

數值孔徑： 0.22 N.A.

結論

陰極發光輔助微區光譜儀，即采用類似微區光譜系統或顯微分光光度計技術，在顯微鏡的基礎之上增了光譜分析的功能。能夠實現微米級樣品的反射光譜、熒光光譜、拉曼光譜等光譜分析。