載流子壽命影像與PL影像微區掃描儀

型號 : SPCM-1000

SPCM-1000集合多項尖端光學技術,以非破壞性光學檢測方式,測量微區載流子壽命及熒光影像。 採用正立高解析顯微鏡系統、高數值孔鏡物鏡,與高品質TEM00激光器,可獲得<1 um的微區光斑, 利用掃描振鏡與飛瓦偵測能力等級的光電倍增管與單光子計數技術,較傳統XY位移台影像掃瞄速度 快1000倍。高速掃描成像大幅降低材料光致衰退高達1000倍,是鈣鈦礦電池與材料研究的最佳工具。

項目 規格
主機 a. 光學螢光波長探測範圍:400 nm-900 nm(可依需求調整直1700 nm)
b. 掃描核心:XY 軸振盪掃描方式
c. 掃描方式:單向/雙向
d. 掃描解析度:<4096 x 4096
e. 最高掃描速度:2 fps / sec雙向掃描
f. 數據位元:16-bit
g. 掃描放大1-80x
h. 掃描方式:
  • 1D:Line Scan, Time Trace, 單點光譜
  • 2DXY, Line+T
  • 3DXYZ, XYT, XYλ
  • 4D XYZT, XYλZ, XYλT
  • 5DXYZλT
i. 興取部位設定:點/ 線/ 面
j. 訊號輸入: 雙通道
k. 鐳射電控切換濾片輪:最高支持4組雷射器
l. 雙輸出切換設計:
  • Photon Counting 偵測器(標配)
  • 光譜儀(選配)
鐳射 a. 波長 405 nm +/- 3 nm(可依需求調整)
b. 波長半寬:0.52 nm
c. 最大強度 >20 mW
d. Power Stability<2% RMS< br /> e. 光纖輸出:25 µm MM光纖
偵測器 a. Multialkali多堿光陰極偵測器
b. 範圍185 nm-900 nm(可以需求調整)
c. 內建光子計數器
d. 最高量子產率:32% @ 450
樣品XYZ移動台 a. Olympus BX-43樣品台本體
b. XY手把位置:右手
c. XY移動範圍:76 mm x 52 mm
d. Z軸可動範圍:25 mm
e. Z軸微調:100 um/rev,解析度1 um
顯微系統 a. LED 同軸白光光源
b. 標配 20 x50 x物鏡
c. 圖元:1.3 MP 
d. 感光組件:彩色CMOS
f. 通訊介面:USB
g. 可視範圍:850 µm (@ 20 x物鏡)
訊號擷取系統 a. 資料擷取系統介面:PCIe
b. 模擬輸入通道:8
c. 模擬輸入取樣率:<500 kS/s
d. 類比通道解析度:16-bit
e. 模擬輸出通道:2
f. 模擬輸出取樣率:<900 kS/s
g. 模擬通入解析度:16-bit
h. 數位通道:24
i. 計數器:4
j. 計數器解析度:32-bit
k. Internal Base Clock100 MHz
電腦 a. 正版windows 7 pro作業系統
b. 工業級計算器
c. LCD螢幕

 S P C M - 1000  特 色

● 完整激光掃描共聚焦正立顯微鏡(CLSM
● 非破壞性超解析PL(熒光)掃描影像 
● 超高偵測靈敏度:光電倍增與單光子計數技術,可採集飛瓦(Femto-Watt)  等級的發光 
● 掃描振鏡技術:較傳統XY位移台影像掃瞄速度快1000倍 
● 降低樣品破壞:激光停等在樣品的時間縮短1000倍,大幅減低對樣品光致衰退 
● 最高可掃描4096 x 4096像素圖元 
● 快速載流子壽命影像(FLIM)掃描:30秒內可完成64 x 64像素點(10 um x 10 um)影像掃描 
● 快速PL影像掃描:60秒內可完成1024 x 1024像素點影像掃描成像(1 fps)

全方位的微區成像解決方案:

● FLIM:激光微區掃描熒光壽命成像 
●  Micro-PL Image:激光微區掃描光致發光(熒光)成像 
● Micro-PL光譜:微區光致發光(熒光)光譜採集 
● EL光譜:微區電致發光光譜採集 
● Micro-TRPL:微區間載流子壽命測量(時間相關單光子計數技術) 
● (選配)Micro-Raman:微區間拉曼光譜測量 
● (選配)Micro-Raman Image:微區掃描拉曼成像 
● (選配)共聚焦切片掃描與3D影像重建 
● (選配)低溫系統整合(80 K~420 K)

直 觀 、 便 捷 的 影 像 掃 描 軟 件 控 制

SPCM-1000可由顯微鏡的光學影像,圈選感興 趣的區域,直接掃描PL光  影像;得到PL螢光 影像後,可以再針對局部區域細部掃描成像,所有動作,均可在軟件畫面上圈選、執行掃描、得到影像。右圖為軟件畫面,在匯入已掃描的 PL螢光影像於軟件畫面右半部,藉由ROI工具,圈選欲細部掃描  區域→選擇掃描解析度→執行掃描,即可得到軟件畫面左半部個細掃圖像。 

變 溫 系 統 【 選 配 】

SPCM-1000系統,可以搭配變溫系統,溫度範圍由-196 K420 K,可測試: 


● 光譜相轉變溫度測試 

● 變溫PL影像 

● 變溫載流子壽命 

● 變溫載流子壽命影像 


切 片 影 像 與 3 D 影 像 掃 描 【 選 配 】

SPCM-1000優秀的共聚焦性能,可加裝自動Z軸控制系統,進行三維的切片影像掃描,並重組成3D 立體影像,其中型號:Auto-Z可達0.1 um的切片精度;型號:Piezo-Z可達10 nm以下的切片精度。


|應用

● 高分辨鐳射掃描共聚焦影像
● 鈣鈦礦太陽能電池結晶表面與形貌的研究
●  鈣鈦礦太陽能電池成膜的晶粒大小,會決定轉換效率的好壞,通過高解析度鐳射掃描共焦螢光影像,可以快速的(<5 sec)得到1024 x 1024高解析度的螢光PL空間分佈影像,在高分辨的影像協助下,我們可以從影像上看出平均晶粒大小、晶粒尺寸分佈。
●  同時,若同一片樣品有區域上的分別,也可以透過興趣部位的設定,來得到不同區域的影像,可對其形貌特徵上有進一步的理解。


▲圖一:普通光學成像


▲圖二:高解析度螢光共聚焦影像

|應用

● 鐳射掃描共焦螢光影像與微觀尺度螢光光譜鈣鈦礦太陽能電池晶粒內部缺陷的研究
● 鈣鈦礦太陽能電池成膜的晶粒內部的缺陷,會表徵在PL強度,使用PFCM-1000除可以快速的掃描螢光空間分佈影像外,可以針對各個特徵區域,以小於1 um的光斑激發,測量區域的螢光PL光譜,作為區域缺陷研究與工藝改善的指引。

|應用

● 鐳射掃描共焦螢光影像+時間分辨光譜應用
● 鈣鈦礦太陽能電池晶粒內部缺陷的研究
● 鈣鈦礦太陽能電池成膜的晶粒內部的缺陷,會表徵在PL強度外,由時間分辨光譜可裡瞭解其少數載子的複合機制與載子動力學的研究。同時,文獻上經常可以看見能源轉換效率多半是與時間分辨光譜指出的螢光壽命有很大的關係。與一般的TRPL方法不同的是,通過共聚焦的方法,可以進行微區(1 um)的時間分辨光譜測量,對器件局部的性能進行研究。

|應用

● 螢光壽命空間成像測量
● 對共聚焦樣品進行整體的時間分辨測量,我們可以得到樣品螢光隨時間變化的空間分佈,將螢光發光強度與螢光壽命完美的結合起來。在這個樣品中,我們可以看見發光強的部位也是螢光壽命較長的部位。這樣的成像方式可以協助對於已封裝的器件再進行一次總體的量測。

|應用

● 共聚焦3D成像的測量
● 傳統的影像顯微鏡只能得到樣品的表面資訊,但是共聚焦顯微鏡通過對樣品Z軸方向無損的切片掃描方式,可以得到樣品縱向的平面特徵,將這些Z軸平面的圖形整合起來,就可以得到整個器件立體的結構分佈。從而在非破壞的情況下研究樣品3維的特性和內部情況。


▲圖一 分層的切片照片


▲圖二 器件的三維形貌結構


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