Ein nahezu optimales UHV Tip Enhanced Raman Spectroscopy System

Das Signal-Rauschverhältnis bei spitzenverstärkten Ramanmessungen (Tip Enhanced Raman Spectroscopy, TERS) ist naturgemäß trotz Spitzenverstärkung sehr klein. Hier treffen die geringe Signalausbeute bedingt durch eine hohe Ortsauflösung sowie die ohnehin geringe Intensität eines Raman-Signals zusammen. Um die Integrationszeiten des optischen Signals gering zu halten, ist man auf eine möglichst große numerische Apertur des optischen Systems angewiesen. Das gleiche gilt auch für aperturlose Nahfeldmikroskopiemessungen (apertureless SNOM), die den gleichen mechanischen Aufbau verwenden. Nebenstehende Skizze zeigt eine optimale Anordnung mit einer numerischen Apertur von nahezu 1, bei der fast die gesamte Halbebene oberhalb der Probenoberfläche als Lichtweg genutzt werden kann.

Ein solches optimales System für das Ultrahochvakuum wurde von uns in Zusammenarbeit mit der Physikalischen Chemie des Fritz-Haber-Instituts in Berlin (ehem. Direktor Prof. Gerhard Ertl) konstruiert. Das System hat folgende Eigenschaften:

• Durch eine 5-Achsen-Verschiebemechanik mit ca. 100 nm Schrittweite kann der Brennpunkt des Parabolspiegels exakt auf die STM-Spitze gelegt werden.
• Probe und STM-Spitzen können gefahrlos ohne Brechen des Vakuums und ohne Beschädigungsrisiko des Spiegels oder des Scanners gewechselt und eingeschleust werden.
• Zur Vermeidung von Schwingungen wurde der gesamte optische Aufbau auf einer frei schwingenden Plattform realisiert. Die Anregung und Detektion des Ramansignals erfolgt über Glasfasern.
• Das STM besitzt atomare Auflösung in allen drei Raumrichtungen.

Mit wenigen Modifikationen kann ein derartiges System auch mit einem Shear-Force-Scanner betrieben werden, so dass in diesem Fall auch nicht leitfähige Proben untersucht werden können. Bei weiteren Fragen zu diesem System verwenden Sie bitte unsere Kontaktseite oder wenden Sie sich direkt an Dr. Frank Hitzel.

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