显微拉曼光谱仪 |
多维度测量石墨烯的先进手段

Raman microscopy | Pioneering technology to break the siege of microplastic particles.

显微拉曼光谱仪 |
多维度测量石墨烯的先进手段

显微拉曼光谱学在石墨烯检测中扮演着关键角色。石墨烯是由单层碳原子构成的二维材料，具有出色的电学、热学和力学特性。显微拉曼光谱学通过测量样品与激光交互作用后散射光的频率变化，能够提供关于物质的结构、化学键性质和晶格取向等信息。
但传统的石墨烯检测在不同方面面临着许多挑战，其中一部分挑战包括：

多层石墨烯的准确检测: 传统方法在识别多层石墨烯时存在一定困难。石墨烯的层数对其性能和应用具有重要影响，但是传统技术往往难以准确地区分多层石墨烯和单层石墨烯，这导致了在实际应用中对其特性的误判。
标准化和一致性: 缺乏统一的石墨烯检测标准是另一个挑战。不同实验室或研究团队采用不同的方法和技术进行石墨烯检测，导致了结果的差异性和难以比较性。这使得石墨烯的性能评估和应用受到了限制。
成本和设备限制: 高级石墨烯检测设备的成本较高，这使得一些研究机构或实验室难以获取和应用这些先进技术。这限制了对石墨烯的全面分析和应用探索。

针对这些挑战，LQ Optics研发的μRam显微拉曼光谱系统提供了一种新型的解决方案。其高分辨率、广泛的光谱范围和灵活性能够更准确地捕获和分析多层石墨烯的特性。此外，系统支持不同模式和功率的激光选择，配备高分辨率摄像头和多功能照明器，有助于解决石墨烯检测中的一些困难，助力对其性能和结构的深入理解，用μRam显微拉曼光谱系统测量石墨烯的显著的应用优势如下：

确定石墨烯的存在和结构：
- 确认样品是否为单层、多层或多晶石墨烯。
- 确认样品的晶格结构，例如是否是AB堆叠还是AA堆叠结构。
表征层间距和层间相互作用：
- 确定石墨烯层之间的间距，了解其层间相互作用的特性。
探究石墨烯的缺陷和杂质：
- 检测石墨烯中的缺陷、杂质以及异质结构，对材料的质量进行评估。
研究应变和机械性能：
- 通过观察Raman峰的频移来检测石墨烯的应变状态，从而了解其在外力作用下的性能。
研究局部特性：
- 使用显微拉曼可以在微米尺度上测量石墨烯样品的局部特性，例如石墨烯薄膜的缺陷、形态和结晶性。

解决案例

操作步骤：

仪器准备：启动显微拉曼光谱仪，并进行仪器校准以确保精确的光谱测量。调整激光功率和聚焦以适应样品特性。

定位样品：使用显微镜或光学显微镜精确定位待测区域。通常石墨烯的识别可以通过颜色对比或者显微镜下的层数观察来确定。

拉曼测量：

设定测量参数：设置所需的拉曼测量参数，例如激光波长、功率、积分时间等。通常使用激光波长为532 nm或其他适合石墨烯的波长。
测量区域：选择需求区域进行拉曼光谱扫描，确保覆盖到整个样品或特定区域。显微镜可用于确保准确的位置和尺寸。
数据采集：开始拉曼光谱扫描，记录光谱数据。通常需要对同一区域进行多次扫描以提高信噪比和数据准确性。

数据解释：

G峰（G-band）：
- 位置：大约在1580 cm^-1左右。
- 特征：是石墨烯结构的指纹特征之一。它反映了石墨烯的结晶度和层间耦合。
2D峰（2D-band）：
- 位置：大约在2700-2800 cm^-1左右。
- 特征：代表了石墨烯层间的双重共振光子模式。
D峰（D-band）：
- 位置：大约在1350 cm^-1左右。
- 特征：D峰对应着石墨烯中的缺陷、边缘以及非晶部分。
D’峰（D’-band）：
- 位置：大约在1620 cm^-1左右。
- 特征：D’峰通常出现在石墨烯的多层结构中，对应着垂直于石墨烯层面的振动模式。

本次测试设备为LQ OpticsμRam显微拉曼光谱系统

μRam显微拉曼光谱系统由LQ Optics公司研发，在各项参数中都有出色的表现：

1. 光谱范围：100~3200cm-1（非制冷）或 100~3000cm-1（制冷型）
2. 光谱分辨率：6~8cm-1
3. 光谱仪结构：交叉CT，焦长：100mm
4. 探测器像素数：2048*64（非制冷）或 1044*64（制冷型），
探测器最高量子化效率：87%（非制冷）或 95%（制冷型）
5. 耦出光纤芯径：100um
6. 耦出光纤接口：SMA905
7. 镜下光谱收集范围：＜20um @ 100x物镜
8. 激光功率：100mW（532nm）或500mW（785nm），激光功率软件可调
9. 激光模式：单模或多模
10. 激光线宽：＜0.1nm
11. 中心波长偏移：＜0.5nm
12. 激光功率稳定性：优于3% P-P
13. 耦入光纤芯径：100um
14. 耦入光纤接口：FC/PC
15. 激光耦合效率：优于80% @5x，20x， 50x物镜；优于50% @100x物镜；
16. 镜下激光光斑尺寸：~10um @ 100x物镜
17. 摄像头：4608*3456像素，像素尺寸1.34*1.34um，靶面尺寸：1/2.3‘’
18. 明暗场照明器：白光LED光源，科勒照明
19. 镜架：默认高度254mm，可定制加高
20. 铝制面包板底座，也可直接将镜架锁定至用户光学平台

其它具体参数列表和应用资讯请移步μRam – 立穹光电 (lqoptics.com)

μRam显微拉曼光谱系统对于石墨烯等微细材料的检测不仅提供了精确的层析、缺陷和结构信息，还能捕捉到这些材料的独特特性。它所具备的多种激光功率和模式选择，以及优越的探测器和摄像头，为探索纳米尺度下的材料世界带来了前所未有的便利和可能性。除此之外，μRam显微拉曼光谱系统不仅能够进行高效、高质量的进行石墨烯分析，还能应用于其他纳米材料和微结构的研究。它的灵活性和稳定性，为相关领域工作人员提供了一个强大而可靠的工具，有助于解决当下纳米科学领域面临的挑战和难题。

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