電鏡-拉曼聯(lián)用技術(shù)除了在二維材料中有著得天獨(dú)厚的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，在拉曼共聚焦三維分析中的應(yīng)用也十分廣泛。

TESCAN電鏡-拉曼一體化系統(tǒng)（RISE顯微鏡）配備了獨(dú)有的共聚焦功能，共聚焦不僅僅是可以減少背底，提高拉曼譜圖質(zhì)量及拉曼分布圖的空間分辨率，還可以針對(duì)不同試樣做很多新的拓展分析工作。

透明試樣分析

通常，SEM只能觀察到非常表面的信息，而EDS一般也只能分析到表面以下一兩微米左右的元素信息，再深層的位置只能靠FIB切開制樣或者其他手段了。

但是對(duì)于透明膜層來說，只要對(duì)激光透明，拉曼光譜可以分析到非常深處的信息。如果試樣具有多層膜并且都是透明的話，可以利用拉曼的共聚焦功能，通過移動(dòng)物鏡的上下位置進(jìn)行逐層的分析，從而得到在不同深度位置所對(duì)應(yīng)的拉曼光譜，進(jìn)而對(duì)試樣進(jìn)行全面三維分析。

如下圖，通過在Z方向進(jìn)行逐層掃描，獲得了不同膜層的拉曼光譜。TESCAN RISE顯微鏡在深度上的共聚焦分辨率優(yōu)于1um。而對(duì)于傳統(tǒng)的電鏡，只能分析到最外層膜層的成分信息。

在Z方向進(jìn)行逐層掃描，得到樣品截面的光鏡圖（左）和拉曼光譜圖（右）

三維立體掃描

除了針對(duì)透明材料的分析，TESCAN RISE顯微鏡還可以利用共聚焦進(jìn)行三維立體掃描。

眾所周知，普通的拉曼光譜儀是通過光學(xué)物鏡進(jìn)行信號(hào)采集的，而光學(xué)物鏡的景深遠(yuǎn)小于電鏡，所以對(duì)于表面不是很平整的試樣，拉曼光譜無法得到大景深的圖像，因此無法定位分析位置。此外，非共焦拉曼在對(duì)樣品進(jìn)行面掃描時(shí)會(huì)摻雜非焦面的信息，無法消除背底信息的干擾，分析的靈敏度和空間分辨度均有大幅下降。

而針對(duì)此種情況，可以利用TESCAN RISE顯微鏡的共聚焦立體三維掃描功能，從試樣的頂部到底部，逐步改變焦距，進(jìn)行一層一層的面掃描。

這樣就可以保證選擇區(qū)域的每個(gè)測(cè)試點(diǎn)都可以落在焦面上，不摻雜非焦面的任何信息。最后把平面的拉曼圖像轉(zhuǎn)換為空間立體的三維示意圖，不但可以得到平面的拉曼特征光譜的分布信息，還得到了試樣的三維立體形貌信息。

如下圖，試樣為在空間交叉錯(cuò)落有致的纖維，焦距相差較大，進(jìn)行三維立體掃描后獲得了立體的拉曼圖像。

纖維試樣，SEM圖像

TESCAN RISE顯微鏡對(duì)試樣進(jìn)行三維立體掃描

纖維試樣的三維立體掃描結(jié)果

非透明樣品的拉曼三維重構(gòu)

前面所述的共聚焦立體掃描只能對(duì)透明試樣的內(nèi)部進(jìn)行三維立體分析，如果試樣表面對(duì)激光的吸收很強(qiáng)而不透明，那共聚焦掃描就不能對(duì)試樣內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行拉曼成像，這就影響了其應(yīng)用領(lǐng)域。

但是TESCAN RISE顯微鏡不僅僅是基于常規(guī)的鎢燈絲和場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡平臺(tái)，同樣可以完美的加載于SEM-FIB雙束電鏡平臺(tái)上。

我們知道，雙束電鏡可以利用Ga+或Xe+的離子束對(duì)試樣進(jìn)行加工，將試樣的內(nèi)部暴露出來。然后即可對(duì)加工出的內(nèi)部表面進(jìn)行形貌觀察、元素分析，以及拉曼光譜分析。每切出一個(gè)表面，便可進(jìn)行拉曼面分析，然后離子束再切出一個(gè)表面，再進(jìn)行拉曼面分析。如此，就可以得到一系列的SEM圖像，EDS mapping數(shù)據(jù)以及拉曼面分布圖，最后三維重構(gòu)成立體示意圖。

樣品截面FIB加工的示意圖

樣品截面的拉曼面分布圖

由二維分析轉(zhuǎn)向三維分析是測(cè)試表征的重要趨勢(shì)，加載在雙束上的RISE顯微鏡也突破了傳統(tǒng)拉曼光譜受試樣透明度影響的限制，為拉曼光譜的三維分析開辟了全新的途徑。

聚苯乙烯粒子鍍膜的拉曼三維重構(gòu)

關(guān)于TESCAN

TESCAN發(fā)源于全球最大的電鏡制造基地-捷克Brno，是電子顯微鏡及聚焦離子束系統(tǒng)領(lǐng)域全球知名的跨國(guó)公司，有超過60年的電子顯微鏡研發(fā)和制造歷史，是掃描電子顯微鏡與拉曼光譜儀聯(lián)用技術(shù)、聚焦離子束與飛行時(shí)間質(zhì)譜儀聯(lián)用技術(shù)以及氙等離子聚焦離子束技術(shù)的開拓者，也是行業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者。

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