Institut Optik Dan Jentera Ketepatan Shanghai (SIPM) Membuat Kemajuan dalam Probe Raman Gentian Teras Berongga Anti-resonan Dengan Bunyi Latar Belakang Rendah

Baru-baru ini, pasukan penyelidik dari Pusat Penyelidikan Kaca dan Gentian Khas, Jabatan Laser Termaju dan Bahan Berfungsi Optoelektronik, Institut Optik dan Jentera Ketepatan Shanghai, Akademi Sains China (SIPM) telah mencapai kemajuan dalam bidang probe Raman untuk latar belakang rendah. bunyi bising dengan menggunakan dua jenis gentian teras berongga anti-resonans dwi-salut yang dibangunkan sendiri (AR-HCF), yang telah direka dan direka secara dalaman. gentian teras (AR-HCF) dan modul optik luaran untuk mengembangkan kefungsian mikroskopi confocal Renishaw Invia spektrometer Raman komersial dan menambah pengesanan in-situ. Hasilnya diringkaskan sebagai "Siasatan Raman tanpa latar belakang in-situ menggunakan anti salutan dua kali Keputusan telah diterbitkan dalam Ekspres Optik Bioperubatan di bawah tajuk "Siasatan Raman tanpa latar belakang dalam-situ menggunakan gentian teras berongga anti-resonansi dua salutan ".
Gentian optik teras pepejal kuarza konvensional digunakan secara meluas sebagai probe untuk pengesanan Raman kerana ia adalah medium yang sesuai untuk isyarat optik kerana kehilangan rendah dan tingkap penghantaran yang lebar. Penggunaannya, walaupun ia boleh bebas daripada batasan bentuk, saiz dan kedudukan sampel, bahan kaca kuarzanya sendiri berinteraksi dengan laser pam untuk menghasilkan isyarat bunyi latar belakang yang sangat kuat, yang cenderung untuk menutup maklumat spektrum Raman sampel. untuk diuji. Dalam laporan penyelidikan lepas, penyelesaian arus perdana adalah menggunakan probe berbilang gentian, yang menggunakan gentian berbeza untuk menjalankan cahaya pengujaan dan mengumpul lampu isyarat. Walau bagaimanapun, penyelesaian ini juga memerlukan penambahan komponen optik seperti penapis pada hujung distal gentian optik, yang bukan sahaja mengurangkan kecekapan pengumpulan isyarat, tetapi juga meningkatkan saiz probe.
Para penyelidik mencipta dua AR-HCF pelapisan dwi yang berbeza menggunakan kaedah tindanan-dan-lukis, keratan rentasnya ditunjukkan dalam Rajah 1. Kedua-duanya boleh mengehadkan cahaya laser untuk dijalankan terutamanya dalam teras berongga, yang sangat mengurangkan pertindihan medan cahaya dengan bahan kuarza gentian itu sendiri, dengan itu sangat menekan bunyi latar belakang kuarza. Selepas ujian prestasi, dua probe gentian boleh mencapai kira-kira dua susunan magnitud penindasan hingar latar kuarza berbanding gentian kuarza teras pepejal tradisional. Kedua-dua AR-HCF telah direka khas untuk mencapai kehilangan rendah dalam jalur kelihatan dan inframerah dekat dan mempunyai apertur berangka yang besar (bukaan berangka, NA) pada pelapisan luar (NA pelapisan luar lebih besar daripada {{8} }.2, iaitu kira-kira sepuluh kali ganda daripada teras gentian). Kerja ini dicirikan oleh penggunaan hanya satu gentian optik sebagai probe untuk pengesanan Raman, dan dengan penggunaan modul laluan optik luaran yang direka khas untuk merealisasikan probe bersama-sama dengan spektrometer mikro Raman confocal Renishaw Invia yang tersedia secara komersial, sebagai ditunjukkan dalam Rajah 2. Modul disambungkan kepada antara muka kanta objektif asal spektrometer, yang boleh menggabungkan cahaya pengujaan yang dipancarkan secara dalaman ke dalam AR-HCF, dan juga boleh menghantar isyarat Raman yang dikumpulkan oleh probe gentian optik kembali ke spektrometer untuk pengesanan dan analisis. Ia juga boleh mengembangkan fungsi pengesanan in-situ sambil memainkan ciri ketepatan pengesanan yang tinggi bagi instrumen tersebut. Kebolehlaksanaan skim ini juga disahkan dengan pengesanan beberapa sampel pepejal dan cecair menggunakan probe, seperti pengesanan in-situ plastik ABS, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3. Hasilnya dijangka mempunyai prospek aplikasi yang lebih luas dalam pemantauan alam sekitar , bioperubatan dan bidang lain.

Rajah 1 Foto muka hujung mikroskop elektron bagi dua gentian optik teras berongga anti-resonan ditunjukkan dalam (a) dan (b), masing-masing, manakala (c) dan (d) menunjukkan foto kedua-dua yang diambil dengan lampu latar mikroskop optik, masing-masing.

Rajah 2 Diagram skematik laluan optik skema penderiaan Raman.

Rajah 3 Rajah (a) dan (b) menunjukkan keputusan spektrum Raman bagi dua jenis gentian optik teras berongga anti-resonans yang digunakan sebagai probe untuk mengesan plastik ABS, masing-masing, di mana lengkung oren diperoleh daripada sampel yang diukur oleh probe , lengkung biru ialah isyarat latar belakang probe itu sendiri, dan lengkung kuning ialah spektrum yang diperoleh daripada sampel yang diukur oleh mikroskop confocal Renishaw Invia spektrometer Raman secara langsung.