Šanchajaus optikos ir tiksliųjų mašinų institutas (SIPM) daro pažangą antirezonansinio tuščiavidurio pluošto Ramano zondo su žemu foniniu triukšmu srityje

Neseniai Kinijos mokslų akademijos Šanchajaus Optikos ir tiksliųjų mašinų instituto (SIPM) Specialiojo stiklo ir pluošto tyrimų centro Pažangių lazerinių ir optoelektroninių funkcinių medžiagų departamento tyrimų grupė padarė pažangą Ramano zondų, skirtų žemam fonui, srityje. triukšmo, naudojant dviejų tipų savarankiškai sukurtus dvigubo apvalkalo antirezonansinius tuščiavidurius pluoštus (AR-HCF), kurie buvo suprojektuoti ir pagaminti įmonės viduje. šerdies skaidulos (AR-HCF) ir išoriniai optiniai moduliai, siekiant išplėsti komercinio Renishaw Invia konfokalinio mikroskopinio Ramano spektrometro funkcionalumą ir pridėti in situ aptikimą. Rezultatai apibendrinti kaip „In situ befoninis Ramano zondas, naudojant dvigubą apvalkalą. Rezultatai buvo paskelbti Biomedical Optics Express pavadinimu „In situ befoninis Ramano zondas, naudojant dvigubo apvalkalo antirezonansinius tuščiavidurius pluoštus. “.
Įprastos kvarcinės kietosios šerdies optinės skaidulos plačiai naudojamos kaip Ramano aptikimo zondai, nes dėl mažų nuostolių ir plataus perdavimo lango jie yra ideali terpė optiniams signalams. Jo taikymas, nors ir gali būti be mėginio formos, dydžio ir padėties apribojimų, jo paties kvarcinio stiklo medžiaga sąveikauja su siurblio lazeriu ir sukuria labai stiprų foninio triukšmo signalą, kuris linkęs užmaskuoti mėginio Ramano spektrinę informaciją. būti išbandyta. Ankstesnėse tyrimų ataskaitose pagrindinis sprendimas yra naudoti kelių pluoštų zondą, kuris naudoja skirtingus pluoštus sužadinimo šviesai perduoti ir signalinei šviesai surinkti. Tačiau šis sprendimas taip pat reikalauja pridėti optinių komponentų, tokių kaip filtrai, esantys tolimajame optinio pluošto gale, o tai ne tik sumažina signalo surinkimo efektyvumą, bet ir padidina zondo dydį.
Tyrėjai pagamino du skirtingus dvigubo apvalkalo AR-HCF, taikydami stack-and-draw metodą, kurių skerspjūviai parodyti 1 paveiksle. Abu jie gali apriboti lazerio šviesą daugiausia tuščiavidurėje šerdyje, kuri labai sumažina šviesos lauko persidengimą su paties pluošto kvarcine medžiaga, todėl labai slopina kvarcinį foninį triukšmą. Atlikus našumo bandymus, du pluošto zondai gali pasiekti maždaug dviejų dydžių kvarcinio fono triukšmo slopinimo laipsnius, palyginti su tradiciniais kieto branduolio kvarco pluoštais. Abu AR-HCF buvo specialiai sukurti taip, kad būtų pasiekti maži nuostoliai matomoje ir artimoje infraraudonųjų spindulių juostose ir turi didelę išorinio apvalkalo skaitmeninę diafragmą (skaitinę diafragmą, NA) (išorinio apvalkalo NA yra didesnė nei {{8} }.2, kuris yra maždaug dešimt kartų didesnis už pluošto šerdį). Šiam darbui būdingas tik vieno optinio pluošto naudojimas kaip Ramano aptikimo zondas ir specialiai sukurtas išorinis optinio kelio modulis, skirtas zondui realizuoti kartu su komerciškai prieinamu Renishaw Invia konfokaliniu mikro-Raman spektrometru. Modulis yra prijungtas prie originalios spektrometro objektyvo lęšio sąsajos, kuri gali sujungti viduje skleidžiamą sužadinimo šviesą su AR-HCF, taip pat gali perduoti šviesolaidinio zondo surinktą Ramano signalą atgal į spektrometras aptikimui ir analizei. Jis taip pat gali išplėsti savo in situ aptikimo funkciją, tuo pačiu atkurdamas aukšto aptikimo tikslumo instrumento charakteristikas. Schemos įgyvendinamumas taip pat patikrinamas naudojant zondą aptikus kai kuriuos kietus ir skystus mėginius, pvz., ABS plastiko aptikimą in situ, kaip parodyta 3 paveiksle. , biomedicinos ir kitose srityse.

1 pav. Dviejų antirezonansinių tuščiavidurių optinių skaidulų elektroninio mikroskopo galinės pusės nuotraukos parodytos atitinkamai (a) ir (b), o (c) ir (d) rodomos dviejų nuotraukų, padarytų apšviečiant atitinkamai optinis mikroskopas.

2 pav. Ramano jutimo schemos optinio kelio schema.

3 paveikslas (a) ir (b) rodo dviejų tipų antirezonansinių tuščiavidurių optinių skaidulų, naudojamų kaip zondai ABS plastikui aptikti, Ramano spektriniai rezultatai, atitinkamai, kai oranžinė kreivė gaunama iš mėginio, išmatuoto zondu. , mėlyna kreivė yra paties zondo foninis signalas, o geltona kreivė yra spektrai, gauti iš mėginio, išmatuoto tiesiogiai Renishaw Invia konfokaliniu mikroskopu Ramano spektrometru.