Šanhajas Optikas un precīzās tehnikas institūts (SIPM) gūst panākumus antirezonanses dobu kodolu šķiedru Ramana zondē ar zemu fona troksni

Nesen Ķīnas Zinātņu akadēmijas (SIPM) Ķīnas Zinātņu akadēmijas (SIPM) Šanhajas Optikas un precīzās tehnikas institūta Uzlaboto lāzeru un optoelektronisko funkcionālo materiālu nodaļas Speciālā stikla un šķiedras pētniecības centra (SIPM) pētnieku grupa ir panākusi progresu Ramana zondu jomā zemam fonam. troksni, izmantojot divu veidu pašu izstrādātas divu apšuvuma antirezonanses dobu serdeņu šķiedras (AR-HCF), kas ir izstrādātas un izgatavotas pašā uzņēmumā. serdes šķiedras (AR-HCF) un ārējie optiskie moduļi, lai paplašinātu komerciālā Renishaw Invia konfokālās mikroskopijas Ramana spektrometra funkcionalitāti un pievienotu in situ noteikšanu. Rezultāti ir apkopoti kā "In-situ bezfona Ramana zonde, izmantojot dubulto apvalku. Rezultāti tika publicēti Biomedical Optics Express ar nosaukumu "In-situ bezfona Ramana zonde, izmantojot dubultā apšuvuma antirezonanses dobās kodola šķiedras. ".
Parastās kvarca cieto kodolu optiskās šķiedras tiek plaši izmantotas kā zondes Ramana noteikšanai, jo tās ir ideāla vide optiskajiem signāliem to zemo zudumu un plašā pārraides loga dēļ. Lai gan tā pielietojums var būt brīvs no parauga formas, izmēra un novietojuma ierobežojumiem, tā paša kvarca stikla materiāls mijiedarbojas ar sūkņa lāzeru, radot ļoti spēcīgu fona trokšņa signālu, kas mēdz maskēt parauga Ramana spektrālo informāciju. jāpārbauda. Iepriekšējos pētījumu ziņojumos galvenais risinājums ir izmantot vairāku šķiedru zondi, kas izmanto dažādas šķiedras, lai vadītu ierosmes gaismu un savāktu signālu. Tomēr šim risinājumam ir jāpievieno arī optiskie komponenti, piemēram, filtri optiskās šķiedras distālajā galā, kas ne tikai samazina signāla savākšanas efektivitāti, bet arī palielina zondes izmēru.
Pētnieki izgatavoja divus dažādus dubultā apšuvuma AR-HCF, izmantojot stack-and-draw metodi, kuru šķērsgriezumi ir parādīti 1. attēlā. Abi tie var ierobežot lāzera gaismu, kas tiek vadīta galvenokārt dobajā kodolā, kas lielā mērā samazina gaismas lauka pārklāšanos ar pašas šķiedras kvarca materiālu, tādējādi ievērojami nomācot kvarca fona troksni. Pēc veiktspējas pārbaudes abas šķiedru zondes var sasniegt aptuveni divu kārtu kvarca fona trokšņu slāpēšanu salīdzinājumā ar tradicionālajām cieto kodolu kvarca šķiedrām. Abi AR-HCF ir īpaši izstrādāti, lai panāktu zemu zudumu redzamajā un tuvu infrasarkanajā joslā, un tiem ir liela ārējā apšuvuma skaitliskā apertūra (skaitliskā apertūra, NA) (ārējā apšuvuma NA ir lielāka par {{8} }.2, kas ir aptuveni desmit reizes lielāks par šķiedras kodolu). Šo darbu raksturo tikai vienas optiskās šķiedras izmantošana kā zonde Ramana noteikšanai un īpaši izstrādāta ārējā optiskā ceļa moduļa izmantošana, lai realizētu zondi kopā ar komerciāli pieejamo Renishaw Invia konfokālo mikro-Raman spektrometru, kā Modulis ir savienots ar oriģinālo spektrometra objektīva saskarni, kas var savienot iekšēji izstaroto ierosmes gaismu ar AR-HCF, kā arī pārraidīt optiskās šķiedras zondes savākto Ramana signālu atpakaļ uz spektrometrs noteikšanai un analīzei. Tas var arī paplašināt savu in situ noteikšanas funkciju, vienlaikus atskaņojot instrumenta augstas noteikšanas precizitātes īpašības. Shēmas iespējamību pārbauda arī dažu cieto un šķidro paraugu noteikšana, izmantojot zondi, piemēram, ABS plastmasas noteikšana in situ, kā parādīts 3. attēlā. Paredzams, ka rezultātiem būs plašākas pielietošanas perspektīvas vides monitoringā. , biomedicīnas un citās jomās.

1. attēls Elektronu mikroskopa gala virsmas fotoattēli, kuros redzamas divas antirezonanses dobu serdeņu optiskās šķiedras, ir parādītas attiecīgi (a) un (b), savukārt (c) un (d) parādītas abu fotoattēli, kas uzņemti, izmantojot fona apgaismojumu. optiskais mikroskops, attiecīgi.

2. att. Ramana sensora shēmas optiskā ceļa shematiskā diagramma.

3. attēls (a) un (b) attēlā parādīti Ramana spektrālie rezultāti divu veidu pretrezonanses dobu kodolu optiskām šķiedrām, kuras attiecīgi izmanto kā zondes, lai noteiktu ABS plastmasu, kur oranžo līkni iegūst no parauga, ko mēra ar zondi. , zilā līkne ir pašas zondes fona signāls, bet dzeltenā līkne ir spektri, kas iegūti no parauga, ko tieši mēra ar Renishaw Invia konfokālo mikroskopu Ramana spektrometru.