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在线讲座 |“最新光谱技术及应用”Q&A集锦 ——AFM、SPRi、拉曼、荧光、GDS

5月8日, HORIBA Scientific举办了Optical School系列2017 在线讲座(2)——“最新光谱技术及应用网络讲座,涉及:AFM、SPRi、拉曼、荧光、GDS技术,想知道大家都在关心哪些问题吗?


AFM


1这个特殊的针尖在联用的时候也可以用吗?


联用主要是用于同区域成像和针尖增强拉曼光谱(TERS),对针尖有特殊要求。

同区域成像使用象鼻针,TERS通常使用镀金针尖或镀银针尖。目前,HORIBA能够提供商业化的镀金和镀银针尖。


2使用拉曼时,并没有看到任何针尖,针尖的作用仅仅是增大拉曼信号吗?


独立拉曼光谱仪不需要针尖。由于拉曼散射信号弱,大家发展了一些增强的方法,如TERS,SERS等等。SERS通常通过纳米尺度的贵金属实现信号增强。而TERS则是利用纳米尺度的贵金属(或贵金属镀膜)针尖来实现增强。TERS的优势在于可以突破衍射极限,实现纳米尺度的空间分辨率。


3有别家AFM和Horiba Raman,能否连接呢?


我们HORIBA Raman 可以和其它AFM 联用,但我们是可以提供整套解决方案的,光路的耦合和TERS的验收


6你们公司有拉曼的数据库吗?


我们有数据库,基本版有近2000谱,升级版有超过1万条光谱


5液体测量有预处理吗?


普通液体无需前处理,直接滴加


6如果是自制TERS针尖的话是用普通的AFM针尖制作么?


TERS针尖实际就是普通AFM针尖外面镀一层金或者银实现的。目前,已有老师的课题组可以通过电化学法对普通针尖外面镀一层金或者银。


7刚刚PPT选择光源偏振方向、波长和角度分别是怎么确定的?


TERS实验中,入射的角度和光源的偏振方向的选择可以理论计算进行优化。一般来说,从侧面耦合效率高,同时避免针尖对激光的遮挡。激发光波长的选择主要取决于纳米材料的等离子吸收峰的位置,银纳米颗粒的吸收振动峰在400nm附近,金纳米颗粒的吸收峰在520nm附近,考虑纳米材料聚集后,吸收振动峰的位移,对于镀金针尖选择638nm附近的激发波长激发,对于镀银针尖选择532nm附近的激发波长进行激发。


SPRi


1SPRi与QCMD的差别是什么?


QCMD响应的振动频率改变,当芯片表面质量改变引发的振动频率改变。

SPRi响应的是折射率的改变,通过折射率的改变推算芯片表面的质量改变。

QCMD与SPRi均能提供动力学数据,但SPRi目前可以同时测400对相互作用,QCMD的通量受限制。


2请SPRi的检出限是多少?


对于DNA、蛋白可以做到0.1nM水平。换算成质量pg/mm水平。引入纳米颗粒信号放大,可以检测到100fM级别,甚至更低。


3是怎么固定在芯片上的?


通过表面化学将配体固定在芯片上。目前,DNA、蛋白、细菌、细胞、小分子均能通过表面化学固定在芯片表面。


4能不能把PPT第24页引用的文献发在公屏上?


系列文章:

Malic, L., Sandros, M. G. & Tabrizian, M. Designed biointerface using nearinfrared quantum dots for ultrasensitive surface plasmon resonance imaging biosensors. Anal. Chem. 83, 5222–5229 (2011).

Vance, S.A. & Sandros, M.G. Zeptomole Detection of C-Reactive Protein in Serum by  Nanoparticle Amplified Surface Plasmon Resonance Imaging Aptasensor. Sci. Rep. 4, 5129; DOI:10.1038/srep05129 (2014).


拉曼


1液体和气体怎么检测?


拉曼测试液体的方法:

1/封在毛细管里测试。毛细管因有上壁和下壁使得聚焦到液体困难,建议可以用酒精、四氯化碳等信号比较好的液体进行练习。

2/盖玻片封凹槽载玻片进行封片,可以在盖玻片四周涂上指甲油,防止液体挥发。

3/利用石英比色皿,盖上盖子,用封口膜进行封口,平躺在显微镜下测试。好处是聚焦方便,

但液体量需要大,常用石英比色皿为1mL容量。

4/放在浅口多孔板里测,主要是针对样品数量比较大的情况。需注意多孔板基底的信号。


2拉曼液体监测有标准谱库吗?


常见的纯样(酒精、丙酮、四氯化碳等)有标准图库。


3如果液体不挥发的话,测液体时需要用盖破片吗?


盖玻片主要是防止液体挥发,保护物镜,液体不挥发不需要。


4晶界测量时怎么做呢?


两个思路:一个是宏观上能够看到晶体界面的差异,选择不同的晶体界面分别进行拉曼测试。另一个是宏观上差异不明显,建议在可能的区域做大面积拉曼成像,对比成像中的单谱,寻找单谱与单谱的差异。


5我用毛细管测量液体拉曼,特别不好找,电解池是什么样的?会不会好测一些?


建议先用标准样品先进行练习,借助于“实时采集”寻找到信号样品最强的信号。或者用Z轴方向上的成像,辅助聚焦。


荧光


1磷光是三线态到基态?


磷光是指由最低的电子激法三重态所产生的辐射跃迁而伴随的发射光。

2校正是指什么?


校正分为:峰位校正和强度校正。峰位校正是校准波长的准确性,在软件的RTC模式可分别对激发峰位和发射峰位进行校准。强度校正是由于各种光学元器件(包括光栅、反射镜和检测器等)对不同波长的响应效率不同,通过标准方法,对其响应效率做出的校正,这部分校正工作在我们仪器出厂时完成,只需要大家在测试中调用校正曲线(因子)即可。


3在扫三维荧光时,只变步长,别的条件不变,为什么收到的信息强度不一样?


这个情况需要老师提供实验的细节信息,我们才能做进一步的判断和回复。通常与参数设置和样品属性相关。例如:如初始步长设置较大(例如10nm),扫描过程中可能会因为步进大而忽略(丢失)一些样品发光信息,这时只需要将步长调小后,再次扫描。


4请每次实验测得的空白样吸收值都大于样品的吸收值,换空白样和比色皿也没有改善,实验数据出现负值?


出现这种问题的话,有可能是空白样品和待测样品之间存在一些差异,例如:盐度、PH值等,这些因素引起吸收误差。还请老师进一步与我们联系。


6大批量污水样品,重复使用比色皿的污染问题如何快速解决?


通常清洗比色皿,需要考虑使用超纯水清洗,如果水不溶解的样品,可以采用相似相容的原则,使用合适溶剂清洗。


6量子产率是一种定量强度大小的方法吗?


量子产率反映的是样品的发光效率。简单用强度定义不太准确。例如,在一定的浓度线性范围内,浓度增加,强度一定增加,但是量子产率是一样的。


GDS


1第一次听说这个,这个和SIMS和XPS深度谱差别在哪里呢?


脉冲辉光放电光谱仪的分析速度为微米每分钟,SIMS的分析速度为纳米每分钟。此外,辉光放电光谱仪无需使用超高真空,不受基体效应影响。

在检测灵敏度方面,SIMS的分析物检测效率比辉光放电光谱仪的光子生产/收集要高几个数量级,SIMS可以获得非常高的绝对灵敏度。缓慢的剥蚀速率和高检测效率使得SIMS的检测限(LOD)很低,通常表示为atoms/cm3或者单分子层,而辉光放电光谱仪为ppm。

XPS是一种用于测定材料中元素构成、化学式,以及其中所含元素化学态和电子态的定量能谱技术。采用X射线照射被分析物,以测量材料表面以下1纳米到10纳米范围内逸出电子的动能和数量,从而得到X射线光电子能谱,可获得材料表面化学环境的信息。

XPS耦合一个溅射离子枪还可进行深度剖析:每剥蚀一层样品,XPS就检测一次材料表面。GD-OES可测试包括H在内的70多种元素以及H的同位素D,GD-OES分析的是被剥蚀下来的样品颗粒,而XPS分析的是剥蚀后的样品表面。

XPS的溅射非常缓慢,实际测试中能够分析的最大深度约为500nm。GD-OES的溅射速率相对很快,能够分析几纳米到150μm厚的样品。当被分析层包埋在较深的镀层时,XPS无法直接进行分析,此时GD-OES可以轻松地剥蚀掉被分析层上的镀层后再使用XPS进行分析,当然也可以直接使用GD-OES进行分析。


2不好意思,没有听太懂原理,能再详细一下吗?



辉光放电腔室内充满低压氩气,当施加在放电两极的电压达到一定值,超过激发氩气所需的能量即可形成辉光放电,放电气体离解为正电荷离子和自由电子。在电场的作用下,正电荷离子加速轰击到(阴极)样品表面,产生阴极溅射。在放电区域内,溅射的元素原子与电子相互碰撞被激化而发光。

整个过程是个动态的,氩气离子持续轰击样品表面并溅射出样品粒子,样品粒子持续进入等离子体进行激发发光。因为始终有新的层在被溅射,因此光谱会持续变化。


3深度是准确的吗?如何测量深度的?


深度是需要第三方检测工具或标准曲线换算获得的,因此准确度依赖测试深度的仪器或标准曲线。辉光放电光谱仪在分析时只需确保深度分辨率足够即可。


4剥蚀的择优性以及不同元素溅射产额不同如何考虑呢?


在定性分析时无需考虑,定量分析时标准曲线已经将这部分的变化涵盖在了曲线的系数中


5每种元素的辉光放电光谱颜色都是固定的吗?和激发电压(射频电压)没有关系吗?


每个元素的原子发射谱线是固定的,每台仪器在生产时会选每个元素最灵敏或次灵敏的发射谱线,选定后就不会再更改,所以是固定的。测试时设置的条件只是影响剥蚀速率和深度分辨率等。



HORIBA 光谱学院

HORIBA及其旗下有着近 200 年光学光谱历史经验的 Jobin Yvon, 一直致力于为用户普及相关基础知识。为此特创立 Optical School,以传播光学光谱相关基础知识和最新应用进展。


无论是刚接触光学光谱的学生,还是希望有所建树的研究者,都能在这里找到适合自己的学习资料及课程:



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