01拉曼与显微拉曼(偏振 / 取向成像)
用拉曼显微成像快速定量反演分子的二维与三维取向
Fast and quantitative 2D and 3D orientation mapping using Raman microscopy
Nature Communications · 2019 · DOI 10.1038/s41467-019-13504-8
实验配置自建拉曼显微光路:785 nm 激发经 749 nm 短波通二向色镜入射样品,收集光由 NIR 消色差双胶合透镜聚焦到电动狭缝,透射式熔石英偏振无关光栅分光,785 nm 边缘滤光片压瑞利线,风冷 CCD(iDus 416)记录;逐点扫描样品并旋转检偏器,由偏振拉曼谱反演分子取向。
为什么选这一型号?取向成像是逐点采集,单点积分时间被总测量时长卡死,只能在弱信号下做;416 的 1024×256 背照式芯片、26 µm 像元与 95% 峰值量子效率把每个点的信噪比拉起来,−100 °C 深冷让长时间扫描的基线不随环境漂移。
适用型号:iDus CCD(DU401 / DU416 / DU420)
02SERS 与 TERS 单点增强
SERS 人工嗅觉:用指纹图谱做高维判别
Surface enhanced Raman scattering artificial nose for high dimensionality fingerprinting
Nature Communications · 2020 · DOI 10.1038/s41467-019-13615-2
实验配置785 nm 激发、10 mW,×50/0.75 NA 物镜,散射光经 100 µm 光纤导入 600 g/mm 光栅光谱仪,TE 制冷背照式 CCD(iDus DU401-DD)采谱,谱段裁到 727–1782 cm⁻¹,逐点扫描得到 SERS mapping,再做多元统计判别。
为什么选这一型号?SERS mapping 要求每个点都能在毫秒级给出整段指纹区,背照式深耗尽芯片在 785 nm 的量子效率接近峰值,100 µm 芯径的光通量能被 26 µm 像元完整接收;TE 制冷使数小时的 mapping 不必补充液氮。
适用型号:iDus CCD(DU401 / DU416 / DU420)
03单分子与单粒子荧光
凝胶包埋实现溶液中单共轭聚合物分子的光谱测量
Gel Trapping Enables Optical Spectroscopy of Single Solvated Conjugated Polymers in Equilibrium
ACS Nano · 2019 · DOI 10.1021/acsnano.9b06164
实验配置405 nm 激发,自建共聚焦显微镜收集,Kymera 193i 影像校正光谱仪分光,iDus 416 采集单分子全谱,谱图用多重高斯拟合解卷积;样品为凝胶包埋的共轭聚合物单分子,浓度 10 pM。
为什么选这一型号?单分子到达探测器的光子数常在每秒几千个量级,光学效率就是信噪比:Kymera 193i 的 f/4.6 通光与影像校正把点光源尽量送进狭缝,416 的 3 e⁻ 级读出噪声决定弱谱能否在不长时间累积的前提下分辨振动结构。
适用型号:iDus CCD(DU401 / DU416 / DU420)
04等离激元暗场散射与消光谱
单个 Pt 纳米颗粒上 CO 氧化反应的原地等离激元光谱
In Situ Plasmonic Nanospectroscopy of the CO Oxidation Reaction over Single Pt Nanoparticles
ACS Nano · 2019 · DOI 10.1021/acsnano.9b02876
实验配置自制透明流反应器(25 mm 石英光学窗)配四极质谱,正置显微镜暗场物镜收集单个 Pt 纳米颗粒的散射光,Shamrock 193i 光谱仪分光,Newton 920 记录 LSPR 谱;切换反应气的同时采集光谱与质谱。
为什么选这一型号?单颗粒暗场散射只有入射光的千分之几,又要在反应气氛下连续采几小时看 1 nm 级的峰位移动:920 的 1024×256、26 µm 像元配 −100 °C 深冷,暗电流低到 0.0001 e⁻/pix/s,长积分也不会被热噪声占满。
适用型号:Newton CCD(DU920 / DU940)
05二维材料与半导体激子光谱
介观重构莫尔异质结中的激子
Excitons in mesoscopically reconstructed moiré heterostructures
Nature Nanotechnology · 2023 · DOI 10.1038/s41565-023-01356-9
实验配置725 nm 连续钛宝石激光共振激发 WSe₂ 单层,低温恒温器配压电位移台(磁场至 9 T、Faraday 构型),收集光经 300 g/mm 单色仪分光,iDus 416 记录 PL 与差分反射谱;起偏、检偏与波片由压电旋转台控制。
为什么选这一型号?差分反射测的是 10⁻³ 量级的相对变化,光源用卤钨灯、单色仪通带又窄,到探测器的光很弱;416 的 16 bit 动态范围让强反射背景上的微弱激子特征不被量化噪声淹没,深冷则保证长时间变温变场扫描的暗计数稳定。
适用型号:iDus CCD(DU401 / DU416 / DU420)
06时间分辨与双出口并行采集
胶体量子壳实现明亮耐辐照的闪烁发光
Bright and durable scintillation from colloidal quantum shells
Nature Communications · 2024 · DOI 10.1038/s41467-024-48351-9
实验配置同步辐射脉冲 X 射线(24-bunch 模式,重复频率 6.536 MHz)激发,1.5 mm 芯径、NA 0.54 光纤收集辐射发光,Shamrock 303i(150 g/mm)分光;一个出口接 iDus 420 采静态谱,另一出口接单光子雪崩二极管与时间相关单光子计数卡,同步采集衰减曲线。
为什么选这一型号?同一发光过程要同时拿到谱形和寿命,靠的是 303i 的双出口:iDus 420 常驻侧口做谱,单光子探测器挂直口做 TCSPC,切换不用重新对准;420 的 26 µm 像元与 16 bit 读出保证弱辐射发光谱可直接定量比较。
适用型号:iDus CCD(DU420)
07近红外弱光光谱(1–1.7 µm)
植入式光学纳米传感器无创检测卵巢癌标志物
Noninvasive ovarian cancer biomarker detection via an optical nanosensor implant
Science Advances · 2018 · DOI 10.1126/sciadv.aaq1090
实验配置730 nm、1 W 连续激光经 1 发 6 收的石英光纤反射探头(200 µm / 0.22 NA)激发与收集,1050 nm 长通滤光片压激发光,410 µm 狭缝进 303 mm Czerny-Turner 光谱仪,85 g/mm(闪耀 1350 nm)光栅分光,iDus InGaAs 记录 1050–1700 nm 发射谱。
为什么选这一型号?单壁碳纳米管的近红外荧光量子产率低、又必须在 1050 nm 以上彻底避开激发光,硅 CCD 在这个波段已经没有响应;iDus InGaAs 在 1.0–1.7 µm 的平坦响应(85% @1.3 µm)配上 1.7 亿 e⁻ 阱深,才能在强背景上读出微弱荧光峰。
适用型号:iDus InGaAs-1.7(DU490A / DU491A)
08电致发光与发光器件测试
钙钛矿/硅叠层电池的纳米光学设计
Nano-optical designs for high-efficiency monolithic perovskite-silicon tandem solar cells
Nature Nanotechnology · 2022 · DOI 10.1038/s41565-022-01228-8
实验配置源表给电池加正向偏压并监测注入电流,电致发光经光纤进 SR393i-B 光谱仪;硅 CCD 与 InGaAs 阵列分别覆盖 300–1100 nm 与 1000–1700 nm,谱响应用已知光谱辐照度的卤钨灯标定。
为什么选这一型号?叠层器件的 EL 跨 300–1700 nm,单只探测器覆盖不了:SR393i-B 的双探测器口可同时挂 iDus Si 与 iDus InGaAs,一次扫描拼出全谱,省掉换探测器后的重新对准与重新标定。
适用型号:iDus CCD + iDus InGaAs-1.7