拉曼光譜儀│Raman spectrometer│Thermo Scientific

DXR3 Confocal Raman Microscope共軛焦顯微拉曼光譜儀系列特點

專利Triplet spectrography設計

大幅度減少光柵掃描(Diffraction Grating)設計的顯微拉曼分析常遇見的像差(aberration)問題

光柵掃描系統係依據繞射角度來分散拉曼散射，因此在光柵邊際會產生像差效應，使得進行顯微拉曼分析產生訊號漂移不穩定的現象。搭載Triplet spectrography設計的Nicolet DXR3 顯微拉曼光譜儀，會使拉曼散射在分光的過程中維持一致的平行光，同時Triplet spectrography設計並沒有任何可動元件，這對於在需要原位(In-situ)的顯微拉曼實驗中，提供快速穩定的數據結果，也減少維護保養的負擔。

顯微拉曼In-situ實驗專用配件

專門為DXR/DXRxi系列顯微拉曼光譜儀設計，幫助研究人員在In-situ配件中導入反應液體，或者將鈕扣電池拆封後置於顯微拉曼鏡頭下方，進行充放電反應下，電池分子結構的變化觀察。

配件設計可以從三個方向導入反應溶液觀察反應進行或者接上電線觀察電池在充放電的過程，分子結構的變化，了解電池充放電循環以及電擊材料的穩定性。如下圖：

隨著充放電時間增加，藉由顯微拉曼光譜影像觀察特定拉曼波峰的增減或者位移來了解電池碳電極的鋰化程度，上例中主要觀察碳電極的G-band的位移。其中拉曼的訊號會受到環境溫度與應力的影響，造成訊號波峰半波寬與強度變化。Triplet spectrography零像差的設計：

1.可以準確的顯示波峰的變化，減少繞射角度形成的誤差。

2.不需要轉動元件，可以更即時的取得全光譜資訊。

絕對0.1W等級精細功率調節

在雷射光源與拉曼散射效能取得最佳的平衡

DXR3 共軛焦顯微拉曼光譜儀捨棄多重濾光片組合設計，採用步進式調節設計，讓使用者在顯微拉曼實驗中，可以細部調節雷射的輸出功率，在尋找最佳的拉曼散射訊號的同時，兼顧保護樣品避免破壞。相較於百分比的功率調節，0.1W等級的絕對數值，可以增加實驗數據的再現性，有利於顯微拉曼光譜實驗的設計，並取得高品質的顯微拉曼光譜。

自動化顯微拉曼光譜校正功能

採用全自動化校正系統，維持顯微拉曼光譜再現性

DXR3共軛焦顯微拉曼光譜儀使用Alignment Tool進行校正，Alignment Tool包含標準多譜線氖燈與聚苯乙烯(Polystyrene)，軟體會自動化校準硬體與校正顯微拉曼光譜結果，過去顯微拉曼光譜儀需要有經驗的工程師或者研究員，調整光學桌上一片一片的鏡組，加上顯微拉曼光譜儀分析的級距在微米到次微米等級，實驗中的塵埃或者光源都會影響到Alignment的結果。DXR3顯微拉曼光譜儀在每次校正完都會更新參數與紀錄，維持顯微拉曼光譜分析實驗的一致性。

共軛焦(Confocal)顯微分析功能

共軛焦(Confocal)顯微鏡具備『針孔』在光路上，在分析過程中只允許特定的拉曼散射訊號進入偵測器產生圖譜，這個特點可以幫助研究人員：

1.進行XYZ三維立體分析，例如塊材中的雜質(Inclusion)

2.減少量測區域以外的干擾，增加光譜的訓躁比(S/N)

DXR3是可以藉由軟體自由切換針孔(pinhole)與狹縫(Slit)的共軛焦顯微鏡，在不需要共軛焦功能時，可以切換成狹縫模式進一步增強訊號。

碳化矽SiC因為良好的熱穩定性與機械性質現在廣泛的應用於元件當中，但是元件中使用的其他材料也同時進行高溫操作。封裝技術的可靠度可以評估元件在不同工作溫度下的穩定性，特別是熱應力可能會產生意想不到的缺陷，裂紋，分層等缺陷使元件失效，因此降低元件中的殘餘應力可以改善功率器件的使用壽命與可靠性。

如上左圖顯示，使用顯微拉曼分析元件切面A、B、C三個位置的拉曼光譜訊號，藉由訊號位移轉換成應力來觀察溫度上升產生的殘留應力，從左圖結果顯示右圖中在SiC與銲錫交界的C點經過20次循環後有比較大的應力差距，造成在焊錫的區域(上右圖)有較多的裂痕產生來釋放累積的殘留應力，而這些裂痕會影響到元件的工作效率。

電池儲能研究以負極碳材料為大宗，因此目前主要的分析項目分類如下：

1.負極極片切面成分分佈，主要關注石墨、碳黑、黏合劑的分佈。

2.極片黏合劑PDVF、SBR、CMC的比例及分佈。

3.石墨顆粒三維成像，分析顆粒結晶型態。

4.負極材料的品管，同一樣品中不同顆粒的ID/IG的參數變化。

5.正極複合材料分佈及比例

下方為負極切面的拉曼光譜影像，藉由MCR的分群，研究人員可以很輕易地分辨切面的分布。