Shanghai optika- ja täppismasinate instituut (SIPM) teeb edusamme madala taustmüraga antiresonantse õõnestuumalise fiiber-Ramani sondi alal

Hiljuti on Hiina Teaduste Akadeemia (SIPM) Shanghai optika- ja täppismasinate instituudi (SIPM) kõrgtehnoloogiliste laser- ja optoelektrooniliste funktsionaalsete materjalide osakonna spetsiaalse klaasi ja kiu uurimiskeskuse uurimisrühm teinud edusamme madala taustaga Ramani sondide valdkonnas. müra, kasutades kahte tüüpi isearendatud kahe kattekihiga antiresonantse õõnestuuma kiude (AR-HCF), mis on projekteeritud ja valmistatud ettevõttesiseselt. tuumkiud (AR-HCF-id) ja välised optilised moodulid, et laiendada kaubandusliku Renishaw Invia konfokaalse mikroskoopia Ramani spektromeetri funktsionaalsust ja lisada in situ tuvastamist. Tulemused on kokku võetud järgmiselt: "In-situ taustavaba Ramani sond, milles kasutatakse topeltkattega anti" Tulemused avaldati ajakirjas Biomedical Optics Express pealkirja all "In-situ taustavaba Ramani sond, milles kasutatakse topeltkattega antiresonantse õõnestuuma kiude ".
Tavalisi kvartsist tahketuumalisi optilisi kiude kasutatakse laialdaselt Ramani tuvastamise sondidena, kuna need on väikese kadu ja laia edastusakna tõttu ideaalsed optiliste signaalide kandja. Kuigi selle rakendus võib olla vaba proovi kuju, suuruse ja asukoha piirangutest, suhtleb selle enda kvartsklaasist materjal pumbalaseriga, tekitades väga tugeva taustmüra signaali, mis kipub varjama proovi Ramani spektriteavet. testida. Varasemates uurimisaruannetes on peamiseks lahenduseks kasutada mitmekiulist sondi, mis kasutab ergastava valguse juhtimiseks ja signaalvalguse kogumiseks erinevaid kiude. See lahendus nõuab aga ka optiliste komponentide, näiteks filtrite lisamist optilise kiu distaalsesse otsa, mis mitte ainult ei vähenda signaali kogumise efektiivsust, vaid suurendab ka sondi suurust.
Teadlased valmistasid virna- ja tõmbamismeetodil kaks erinevat topeltkattega AR-HCF-i, mille ristlõiked on näidatud joonisel 1. Mõlemad võivad piirata laservalgust, mis juhitakse peamiselt õõnes südamikusse, mis suuresti vähendab valgusvälja kattumist kiu enda kvartsmaterjaliga, summutades seega oluliselt kvartsi taustamüra. Pärast jõudluse testimist suudavad kaks kiudsondi saavutada umbes kahe suurusjärgu kvartsist taustmüra summutamist võrreldes traditsiooniliste tahketuumaliste kvartskiududega. Mõlemad AR-HCF-id on spetsiaalselt loodud selleks, et saavutada väike kadu nähtavas ja lähi-infrapunaribas ning neil on välimise katte suur numbriline ava (numbriline ava, NA) (välimise katte NA on suurem kui {{8} }.2, mis on umbes kümme korda suurem kui kiudtuuma). Seda tööd iseloomustab ainult ühe optilise kiu kasutamine sondina Ramani tuvastamiseks ja spetsiaalselt loodud välise optilise tee mooduli kasutamine sondi realiseerimiseks koos müügiloleva Renishaw Invia konfokaalse mikro-Ramani spektromeetriga. 2. Moodul on ühendatud spektromeetri objektiivi algse liidesega, mis suudab ühendada sisemiselt kiirgava ergastusvalguse AR-HCF-idega ja edastada ka fiiberoptilise sondi kogutud Ramani signaali tagasi spektromeeter tuvastamiseks ja analüüsiks. Samuti võib see laiendada oma in situ tuvastamise funktsiooni, mängides samal ajal instrumendi kõrge tuvastamise täpsusega omadusi. Skeemi teostatavust kontrollib ka mõnede tahkete ja vedelate proovide tuvastamine sondi abil, näiteks ABS-plasti in situ tuvastamine, nagu on näidatud joonisel 3. Eeldatakse, et tulemustel on keskkonnaseires laiemad kasutusvõimalused. , biomeditsiin ja muud valdkonnad.

Joonis 1 Elektronmikroskoobi otspinna fotod kahest antiresonantsest õõnestuumalisest optilisest kiust on näidatud vastavalt punktides (a) ja (b), samas kui (c) ja (d) on fotod neist kahest, mis on tehtud kiu taustvalgustusega. vastavalt optiline mikroskoop.

Joonis 2 Ramani tuvastusskeemi optilise tee skemaatiline diagramm.

Joonis 3 Joonistel (a) ja (b) on näidatud kahte tüüpi resonantsivastaste õõnestuumaliste optiliste kiudude Ramani spektri tulemused, mida kasutatakse vastavalt ABS-plastide tuvastamiseks sondidena, kusjuures oranž kõver on saadud sondiga mõõdetud proovist. , sinine kõver on sondi enda taustsignaal ja kollane kõver on spektrid, mis on saadud proovist, mida mõõdeti otse Renishaw Invia konfokaalse mikroskoobi Ramani spektromeetriga.