Инструменты нанотехнологий

T-SPEC. Терагерцовый (ТГц) спектрометр реального времени

ООО «Промэнерголаб» представляет терагерцовый (ТГц) спектрометр реального времени серии T-SPEC от компании EKSPLA (Литва).

Терагерцовый (ТГц) спектрометр реального времени серии T-SPEC является мощным инструментом для проведения различного рода научных исследований. Благодаря простой и надежной конструкции, прост в использовании и легко адаптируется к индивидуальным требованиям. Уникальный дизайн микрополосковых антенн фоторезисторов, выращенных на GaAs (LT-GaAs) подложке при низкой температуре, обеспечивает широкополосный спектральный и динамический диапазоны.

Система имеет две линии задержки: быструю и медленную. Быстрая линия сканирования позволяет проводить сканирование в реальном времени со скоростью сбора данных 10 спектров / с. Среднее отношение сигнал/шум составляет более 106:1 на частоте 0,4 ТГц. Дополнительная медленная линия задержки расширяет диапазон сканирования от 110 пс до 440 пс, в результате чего система получает отличное спектральное разрешение Δf < 2.3 ГГц. Быстрая линия сканирования разработана для работы без подшипников и использует муфту на магнитной приводе, который делает её чрезвычайно надежной и значительно продлевает срок службы.

Терагерцовый (ТГц) спектрометр реального времени серии T-SPEC является идеальным выбором для получения ТГц изображений. Система T-SPEC позволяет сканировать образцы размером до 25×25 мм с пространственным разрешением приблизительно 1 мм. Полученные данные содержат информацию как о структуре, так и о спектроскопических характеристиках образца. Основные принципы ТГц спектроскопии временного разрешения.

Особенности

  • Широкий спектральный диапазон, до 3,5 ТГц (116 см-1)
  • Отличное спектральное разрешение, лучше 5 ГГц (0,17 см-1)
  • Высокое отношение сигнал/шум, > 106:1 на 0,4 ТГц
  • Скорость сбора данных в режиме реального времени, до 10 спектров/с
  • Практически неограниченный срок службы быстрой линии задержки
  • Режимы измерений на пропускание и на отражение
  • Высокое пространственное разрешение ТГц изображений
  • Полный контроль через ПК
  • Удобное программное обеспечение для измерений поглощения и на пропускание, обработка изображений

Применение

  • Терагерцовая (ТГц) спектроскопия на пропускание и отражение
  • Оптическая накачка ТГц зонда
  • Характеристика химических материалов
  • Медицинские и биологические неразрушающие исследования
  • Контроль полупроводниковых подложек
  • Составление полимерных смесей
  • Обнаружение взрывчаток

Основные принципы ТГц спектроскопии временного разрешения

Терагерцовые (ТГц) и суб-ТГц частоты (100 ГГц — 10 ТГц) электромагнитного спектра связывают микроволновый и инфракрасный диапазоны частот. ТГц волны проникают в диэлектрические материалы — такие как бумага или пластик — отражаются от материалов со свободными электронами (металлы) и поглощаются молекулами с определенными уровнями вибрации в терагерцовой полосе.

Спектроскопия ТГц поглощения, пропускания, формирование изображения биологических и других объектов, ТГц томография и оптическая накачка ТГц зондов - все это является актуальными темами нынешних научно-практических конференций, имеющие практическое применение в полупроводниковой и медицинской областях, а также и безопасности отрасли.

После прохождения через образец, благодаря одинаковой длине свободного пространства, суб-пикосекундные импульсы терагерцового (ТГц) излучения детектируются. Сравнение Фурье спектров форм этих импульсов дает спектры поглощения исследуемого образца.

ТГц компоненты

Основными компонентами любой терагерцовой системы являются ТГц эмиттер и детектор излучения. ТГц эмиттер и детектор компании Ekspla имеют микрополосковую антенну фоторезистора, выращенную на GaAs (LT-GaAs) подложке при низкой температуре. Терагерцовое (ТГц) излучение собирается и коллимируется встроенной полусферической кремниевой линзой, установленной на платформе XY. Исполнение фотопроводящей антенны зависит от подвижности носителей и времени прохождения сигнала в полупроводниковых слоях.

LT-GaAs является одним из лучших материалов для ТГц приложений, благодаря высокой подвижности носителей, быстрого времени захвата носителей, высокому напряжению пробоя и высокому сопротивлению. Технология роста LT-GaAs позволяет контролировать жизнь фотовозбужденных носителей в очень широком диапазоне: от менее 100 фс до 100 пс. Геометрия фотосопротивления антенны, параметры кремниевых линз, а также свойства эпитаксиальных слоев LT-GaAs оптимизированы для максимальной эффективности выходного терагерцового (ТГц) излучения, сохраняя при этом оптимальную пропускную способность.

В результате типичное значение излучаемой мощности терагерцового (ТГц) излучения превышает несколько мВт при накачке высокочастотным лазером с выходной мощностью 30 мВт и длительностью импульса 100 фс. Пропускная способность системы обнаружения превышает 700 ГГц с полезным спектральным диапазоном 0.1–3.5 ТГц. Имеются версии для различных типов лазеров накачки.

Программное обеспечение

Автономное программное обеспечение (ПО) поставляется вместе с устройством. Оно имеет встроенные инструменты для полного управления системой, анализ спектров поглощения и пропускания, визуализация 2D изображений с возможностью проведения спектрального анализа. ПО позволяет проводить мониторинг сигнала и спектра в режиме реального времени (полезно для настройки системы), а также усреднение до 512 спектров для увеличения динамического диапазона. Исходные данные могут быть экспортированы в файл для последующего анализа.

Постройте свой собственный Терагерцовый (ТГц) спектрометр

В качестве совершенно гибкого и экономически эффективного решения, Ekspla предлагает комплексную терагерцовую систему. Доступны четыре стандартные конфигурации, оптимизированные для измерения пропускания, отражения, формирование изображения или для проведения измерений накачка-сигнал. Все они могут быть легко заменены и изменены. Любая другая дополнительная конфигурация может быть заказана изначально или в качестве будущего обновления.

Стандартный комплекс терагерцовой (ТГц) спектроскопии включает в себя:

  • Фотопроводящая антенна
  • ТГц эмиттер и детектор
  • Оптика сопряжения излучения лазера накачки
  • Моторизованная медленная линия задержки с контроллером
  • Зеркала, направляющие ТГц луч
  • Держатель образца
  • Синхронный усилитель
  • Программное обеспечение LabVIEW для сбора данных

Опционно:

  • Фемтосекундный лазер
  • «Чистый» блок, удаляющий водные линии поглощения
  • Персональный компьютер
Технические характеристики
Параметр Значение
Используемый спектральный диапазон 3 – 116 см-1 (0.1 – 3.5 ТГц)
Динамический диапазон ˃ 60 дБ (макс.)
Скорость сканирования 10 сканов/с
Диапазон сканирования (быстрый/медленный) 110 пс / 440 пс
Спектральное разрешение < 2.3 ГГц (0.08 см-1)
Требования к лазеру накачки
Выходная мощность > 60 мВт
Длина волны излучения 760 – 840 нм или 1020 – 1100 нм
Длительность импульса 20 – 150 фс
Частота следования импульсов 20 – 100 МГц
Опции
Опция измерения на отражения Позволяет получать спектр отражения
Версия с накачкой импульсами длительностью 20 фс Позволяет использовать оптические импульсы длительностью менее 50 фс для накачки эмиттера и детектора
Пример схемы экспериментальной установки THz-TDS спектроскопии

Пример схемы экспериментальной установки THz-TDS спектроскопии

ТГц эмиттер и детектор

ТГц эмиттер и детектор

Главное окно программного обеспечения (изображение лезвия (размер 97 x 97 пикселей) полученное в режиме изображения на частоте 1 ТГц

Главное окно программного обеспечения (изображение лезвия (размер 97 x 97 пикселей) полученное в режиме изображения на частоте 1 ТГц

Пример пользовательской конфигурации

Пример пользовательской конфигурации

Дополнительные материалы:

Информация предоставлена Промэнерголаб, ООО

Отправить сообщение представителю компании

2 9 A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Z А Б В Г Д Е И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Э ВСЕ