[实用新型]拉曼原子力显微镜联用分析系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及原子力显微镜技术领域，尤其是一种拉曼原子力显微镜联用分析系统。

背景技术

当一束单色光照射到样品表面后，样品表面分子可以使入射光发生散射。大部分光只是改变光的传播方向，从而发生散射，而穿过分子的透射光的频率，仍与入射光的频率相同，这时，称这种散射称为瑞利散射；还有一种散射光，它只占总散射光强度的，该散射光不仅传播方向发生了改变，而且该散射光的频率也发生了改变，我们称该散射光为拉曼散射。散射光与入射光之间的频率差称为拉曼位移，拉曼位移与入射光频率无关，它只与散射分子本身的结构有关。拉曼散射是由于分子极化率的改变而产生的。拉曼位移取决于分子振动能级的变化，不同化学键或基团有特征的分子振动，因此与之对应的拉曼位移也是特征的。这就是拉曼光谱可以作为分子结构定性分析的依据。拉曼光谱技术广泛应用于科研院所、高等院校物理和化学实验室、生物及医学领域等光学方面，研究物质成分的判定与确认；还可以应用于刑侦及珠宝行业进行毒品的检测及宝石的鉴定。目前常用的拉曼光谱仪是与光学显微镜结合在一起使用的，利用拉曼光谱和光学显微镜共焦光路设计可对样品表面进行微米级别的区域检测，也可用此进行显微影像测量。

现在的拉曼光谱仪的样品区域检测分辨率有待提高，原子力显微镜检测时容易因样品表面特性随着时间而发生变化而使检测结果产生较大误差。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种拉曼原子力显微镜联用分析系统。

本实用新型的目的是设计一种拉曼原子力显微镜联用分析系统，以提高现有拉曼光谱仪的样品区域检测分辨率。原子力显微镜是利用待测样品和一个微型力及其敏感的微细针尖之间的相互作用力来获取样品表面三维结构及形貌信息，具有纳米级别的分辨率。将拉曼光谱仪和原子力显微镜两者联用，我们可以在同一个样品上，以相同的位置，相同的时间，同时采集拉曼光谱和AFM数据。可以在纳米尺度上研究材料的组成、结构和特性，并且不会担心样品表面特性随着时间而发生变化。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种拉曼原子力显微镜联用分析系统，包括：原子力显微镜检测装置、光学成像系统和拉曼光谱系统，所述原子力显微检测装置包括样品扫描台、扫描探头、激光器、探针和四象限探测器；所述光学成像系统包括光源、半透镜A、半透镜B、物镜和CCD；所述拉曼光谱系统包括拉曼光谱仪装置和光纤。

优选的是，所述扫描探头设置于所述样品扫描台上，所述激光器、探针和四象限探测器均设置于所述扫描探头内部，所述探针处于放置在所述样品扫描台的台面上的待测样品的上方，所述激光器和四象限探测器设置于所述探针两侧。

优选的是，所述物镜插入所述扫描探头内部设置于所述探针的正上方，所述半透镜B、所述半透镜A和光源由下至上依次设置于所述物镜的正上方。

优选的是，所述CCD设置于所述半透镜A的一侧，用于对待测样品进行成像。

优选的是，所述光纤一端与所述拉曼光谱仪装置连接，另一端设置于所述半透镜B的一侧，以传输所述拉曼光谱仪装置发出的激光和所述扫描探头内反射出的拉曼散射光。

优选的是，所述拉曼光谱仪装置至少包括用于发射激光的激光发射器、用于采集拉曼散射光的采集器、用于对采集的拉曼散射光进行处理的信号处理器及用于分析待测样品性质的分析器。

优选的是，所述光源、半透镜A、半透镜B和物镜的光学中心线重合。

优选的是，还包括镜筒、固定件和连接件，所述半透镜B设置在所述镜筒内，所述镜筒的侧端固定连接有与其连通的所述固定件，所述固定件的另一端可拆卸连接有所述连接件，所述光纤穿设在所述连接件内。

优选的是，所述连接件包括圆筒体、贯穿开设于所述圆筒体中央的开孔和对称设置在所述圆筒体外壁上的卡扣件，所述卡扣件包括一端与所述圆筒体外壁可转动连接的侧板、连接于所述侧板另一端的卡块和连接于所述侧板和圆筒体外壁之间的弹簧，所述侧板的外侧上开设有弧形凹槽，所述光纤穿设在所述开孔内。所述圆筒体的前端呈圆锥体状。

10.根据权利要求9所述的拉曼原子力显微镜联用分析系统，其特征在于，所述固定件中央开设有通孔，所述通孔的末端呈与所述圆筒体的前端配合的圆锥体状，所述通孔前端的内壁上向上下两侧开设有两个与所述卡块配合的卡槽。