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小尺度結(jié)構(gòu)研究必備—— 暗場散射光譜
概念解釋:暗場顯微(英文:Dark-field microscopy)或稱暗視野顯微(英文:Dark ground microscopy)描述光學(xué)顯微和電子顯微中的一種特殊顯微手法,除去觀測物體以外的光線或電子進(jìn)入物鏡,使目鏡中觀測到的視野背景是黑的,只有物體的邊緣是亮的。利用這個(gè)方法能見到小至 4~200nm的微粒子,分辨率可比普通顯微法高50倍。
應(yīng)用簡介
暗場顯微技術(shù)采用光學(xué)顯微鏡結(jié)合特殊的照明和觀察方式,使得只有樣品大角度散射的光能夠進(jìn)入物鏡并被探測到。采用暗場顯微技術(shù),可以克服常規(guī)光學(xué)顯微(明場照明成像)針對均一樣品中的微小結(jié)構(gòu)成像時(shí),透射或反射襯度不足的問題,使得微小的結(jié)構(gòu)在背景中得以突出呈現(xiàn),特別適合顆粒、纖維、小尺度界面等的觀測。
圖1 同一樣品明場(A)、暗場(B)像對比
位于襯底、溶液、膠體或細(xì)胞中的金屬納米顆粒/團(tuán)簇是典型的均一樣品中的小尺度結(jié)構(gòu),因此暗場顯微技術(shù)是一種非常有效的觀測手段。更為有趣也更為重要的特性是,因?yàn)榧{米顆粒的介觀特征、表面活性,它們對電磁波的響應(yīng)既不同于單獨(dú)的原子/分子,也不同于長程有序的晶體。因此除了暗場散射成像以外,進(jìn)一步研究此類粒子散射光的光譜特征,有助于理解納米顆粒的尺度,狀態(tài),動(dòng)力學(xué)過程,以及與周邊環(huán)境的相互作用信息。暗場散射光譜廣泛用于金屬納米顆粒研究,表面納米結(jié)構(gòu)研究,納米管及納米線,以及Plasmon Ruler等。
系統(tǒng)配置和關(guān)鍵部件
如同一般的微區(qū)光譜系統(tǒng),暗場散射光譜可通過暗場顯微鏡(透射照明需配置暗場聚光器,落射照明需配置明暗場物鏡及落射暗場照明器),成像光柵光譜儀以及高靈敏度科研級(jí)CCD探測器構(gòu)成。除顯微部分外,暗場散射光譜儀的配置主要考慮以下因素:
圖2 金納米顆粒透射暗場散射光譜示意圖
暗場散射光譜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由圖3所示。在暗場顯微鏡的影像出口轉(zhuǎn)接光柵光譜儀,顯微鏡成像于光譜儀入口。光譜儀入口狹縫開到最大,選擇反射鏡替代光柵(或?qū)⒐鈻挪ㄩL設(shè)為“0”),可在光譜儀CCD上觀測暗場成像;選擇感興趣的顆粒使其位于視場中心,狹縫調(diào)小,光柵切換到適當(dāng)?shù)牟ㄩL位置,即可獲得暗場光譜。
解決方案
先鋒科技針對暗場散射系統(tǒng)提供靈活配置,既可以為您提供獨(dú)立的純暗場散射系統(tǒng),亦可在標(biāo)準(zhǔn)的RTS2共聚焦拉曼光譜系統(tǒng)上升級(jí)暗場散射功能。
序號(hào) |
項(xiàng)目 |
推薦配置 |
說明 |
1 |
顯微鏡 |
正置:Leica DM2700M或Olympus BX51 倒置:主流倒置顯微鏡(透射暗場) 必須配置電動(dòng)樣品臺(tái) |
如果要兼容倒置拉曼,則顯微鏡為Nikon Ti2-U或Olympus IX73/83雙層熒光轉(zhuǎn)盤光路 |
2 |
光譜儀 |
300或500mm焦長光譜儀 低刻劃密度光柵 |
單窗口光譜范圍要求500-600nm |
3 |
CCD相機(jī) |
DU920,940,971(純暗場) iVac316 (拉曼兼容) |
純暗場需要較大靶面的相機(jī),拉曼兼容可使用拉曼專用CCD相機(jī) |
暗場散射實(shí)測結(jié)果
1)金納米棒暗場散射圖像,長徑比2:1
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2)金納米棒暗場散射光譜,中心波長660nm
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