Ramanova mikro spektroskopie je často používaná metoda pro charakterizaci chemických, magnetických, teplotních a elektrických vlastností materiálů. Navíc se často provádí měření Ramanova signálu při různých teplotách měřeného vzorku. Příkladem může být anharmonicita fotonů, která má významný dopad na teplotní vlastnosti materiálu.
V běžném experimentálním uspořádání je často nemožné měřit vzorky se slabým Ramanovým signálem při nízkých teplotách.
Jednou z možností je použití kryo objektivu, tj. objektiv má stejnou teplotu jako měřená vzorek. Výhodou je, že objektiv může být blízko vzorku a dosáhneme tedy vysoké numerická apertury (vysoké účinnosti sběru měřeného signálu), ale nevýhodou je, že parametry objektivu se mění s jeho teplotou.
Druhou možností je mít objektiv při pokojové teplotě mimo vzorkový prostor. Zde je ale problém s velkou vzdáleností objektivy od vzorku, což výrazným způsobem redukuje numerickou aperturu celé sestavy a způsobí nízkou účinnost sběru signálu.
Pracovní skupina prof. Kennetha Burche z Bostonské Univerzity ve spolupráci s firmou Montana Instruments vyvinula nové experimentální uspořádání pro nízko teplotní Ramanovu spektroskopii. Tato konfigurace kombinuje vysokou efektivitu sběru Ramanovského signálu a vysokou přesnost nastavení teploty vzorku.
V tomto uspořádání je použit objektiv s aktivně řízenou teplotou a optický kryostat s uzavřeným heliovým cyklem Cryostation od firmy Montana Instruments. Objektiv s numerickou aperturou 0,9 je umístěn blízko měřeného vzorku. Samotný objektiv je aktivním řízením teploty udržován při pokojové teplotě, což eliminuje problémy se změnou parametrů objektivu při změně jeho teploty.
Teplotu samotného vzorku je možné přesně a rychle řídit díky vyhřívacímu elementu umístěnému v držáku vzorku (např. změna teploty z 4K na 350K během pěti minut). Přesnost nastavení teploty v řádu několika mK eliminuje teplotní drift vzorku na minimum a v kombinaci vysokou mechanickou stabilitou umožňuje provádět měření s dlouhým integračním časem se spektrálním rozlišením 30 cm-1.
Více informací najdete zde.
