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光谱指纹与光谱指纹采集者-LIBS技术与调Q纳秒激光器激光诱导击穿光谱(LIBS)是一种成熟的分析原子发射光谱技术，可用于各种样品的元素分析。凭借其精准的检测水平，广泛应用于各行各业，包括食品行业、土壤分析、合金分析等等。其原理为LIBS通过直接测量样品烧蚀产生的等离子体发射来分析样品，提供一个即时的光谱指纹，代表其元素组成。在2017年，S. Moncayo1[1]等人采用一种基于激光诱导击破光谱(LIBS)的快速、低成本的牛奶掺假质量控制、溯源和检测方法。研究了三聚氰胺掺假婴幼儿奶粉中三聚氰胺含量的定量分析。讨论了利用LIBS技术结合化学计量分析在食品工业中进行乳制品质量控制的潜在用途。在 ...

椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建（二十）- 长方形流动微腔3.3.2长方形流动微腔为了解决溶液微圆形腔体溶液注入困难、溶液少及反应产生气泡的问题，进一步对腔体进行改进，得到微流腔体。图3-18是微流腔体制作过程示意图，首先准备好ITO、EVA胶膜、特氟龙细管、Au/Si，把EVA胶膜切成内为25px×62.5px，外为37.5px×75px的长方形，然后从上到下依次把ITO、EVA胶膜/特氟龙细管、Au/Si叠好置于加热平台，在150℃下加热，使得EVA软化粘合池体，zui后冷却得到成品。该池体工作电极即为Au/Si基底，上端的ITO即为对电极，溶液的进出由两边的特氟龙细管实现，通常制作完成 ...

椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建（十九）- 圆形微流腔体3.3微流腔体由于半弧形电解池存在的不足，所以进行了池体的改进，得到圆形微腔体以及进一步改进的流动长方形微腔体。它们都有易于拆卸更换电极、操作简单等优点。3.3.1圆形微腔图3-16是圆形微腔制作完成的实物图以及在椭偏仪测试中的放置示意图。该池体主要由基底即工作电极Au/Si、橡胶圈和上面的打孔ITO即对电极组成，他们由上下亚克力板即四角的螺丝固定压紧。其中上面的亚克力板去掉了一块留出观察窗口，减小光在传播过程中的损耗。ITO上打孔用于溶液的注入。电极的连接由铜胶带实现。图3-16(a)实物图;(b)椭偏仪测试中的放置图用该电解池进行了 ...

椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建（十八）- Pb薄膜沉积实验3.2.6.3Pb薄膜沉积实验通过前面实验与分析知溶液及溶液浓度对椭偏仪基底测试影响可忽略，故用该电解池进行了Pb的沉积实验。采用三电极体系（工作电极：Au/Si；对电极：Pt丝；参比电极：Ag/AgCl）。溶液为1M的醋酸钠及1M的醋酸钠与5mM或10mM的醋酸铅。为探究沉积条件，需对工作电极进行CV扫描，扫描速率为5mV/s，扫描电势窗口为-1.2V—0.5V，从开路电压（OCP）开始负向扫描。通过恒压电沉积得到Pb薄膜同时进行400nm到800nm波段的椭偏监测。实验中电极的放置如图3-10所示，Au/Si电极为工作电极置于观 ...

椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建（十七）- 系统误差与醋酸铅实验3.2.6实验测试与分析3.2.6.1系统误差实验为了进一步分析该池体的实验可行性，用去离子水、1M醋酸钠和15mM、20mM的醋酸铅作为溶液，Au/Si为基底，在电解池中进行多次椭偏仪测量，测量入射角为65°，波长范围为300nm到800nm，步长为10nm。结果如图3-8所示。图3-8(a，b)为去离子水条件下测试得到的Au基底在池体中的Psi和Delta，整体上看不同测试次数得到的图谱随着波长的变化趋势一致，但是在数值上有所偏移，向上或向下移动。图3-8(c，d)为1M醋酸钠和15mM的醋酸铅作为溶液测试得到的池体中Au基 ...

椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建（十六）- 可行性分析3.2.4可行性分析(1)光路可行性分析如图3-4所示，为了保证对电极不影响光路的传输，其可活动的范围为图中h所示。如果半圆直径为50px，对电极宽25px，上限由电极碰到池体壁决定，则此时入射光的极限入射角为ɵ1=30°；下限由入射光的入射角决定，图中的入射角ɵ2=55°，则电极可调的极限zui低位置如图所示。所以在满足对电极不挡光的情况下，入射光的入射角可调范围是30°<ɵ<90°。我们的工对电极选25px×25px，观察窗口直径为75px，所以实际上我们可以调节的入射角度范围更大，且而常用的入射角度为55°到80°，所以 ...

椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建（十五）- 弧形电解池的设计3.2弧形电解池3.2.1池体样式综合考虑椭偏仪的测量特点，初步设计了如图3-2(a)所示的池体模型图。可以看到该池体结构由两边的长方体和与之相连的半圆柱体及基底即工作电极载体构成。池体的核心部分之一为中间的观察窗口，为了尽可能的减小椭偏仪的入射光在经过电解池池壁和溶液的损耗，则入射光必须垂直于池体壁入射；而椭偏仪的zui佳测量入射角在70°左右，是不固定的。综合考虑光的损耗及椭偏仪的测量特点，选择了半圆柱体作为观察窗口，这样就可以在既可以满足入射光垂直于池体壁入射又可以在一定范围内调节入射角度。要使椭偏仪的出射光垂直入射后又经过一 ...

椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建（十四）- 在位监控装置的设计之前简要介绍了在镀Au的硅片基底上用电化学方法沉积Cu2O薄膜并进行椭偏测试的制备过程、表征方法和实验中所用的试剂及设备，对基底电极Au/Si清洗和制备过程进行了详细描写，接着介绍了形貌表征及电化学测试等手段，如：椭偏仪测试与建模拟合，X-ray进行对样品的物相分析，SEM可观察薄膜的微观形貌。这些测试可以分析出Cu2O薄膜的光学形貌等特点。而在椭偏仪在位监测中，装置的设计是重点，要考虑池体的大小、溶液的容量、光路经过的介质、电极的放置等问题，本章主要介绍实验装置的设计、改进以及对应的一些测试实验。3.1开放容器在开始设计装置之前 ...

椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建（十三）- 形貌及成分2.5形貌及成分2.5.1形貌分析表征样品的形貌常用的仪器是扫描电子显微镜(SEM)，其原理是通过高能的电子束扫描样品表面激发出背散射电子、二次电子和X射线等信号，然后对接受到的信号进行放大并显示成像，实现对样品形貌等的监测。扫描电子微镜显具有操作简单方便，得到的图像清晰，zui大程度还原真实样品形貌等优点。通过扫描电子显微镜观察Cu2O薄膜，得到其表面形貌与颗粒尺寸等信息，从而对Cu2O薄膜有更加直观了解。2.5.2成分分析得到的样品薄膜通过X射线衍射谱仪扫描确定其成分。X射线是一种波长约为20到0.06Å的电磁波，利用原子内层的电子被 ...

椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建（十二）- 光学常数的提取与COMSOL Multiphysics2.3光学常数的提取2.3.1建立光学模型通过椭偏测试得到包含整个池体的参数ψ和Δ，这时要想提取CU2O的光学常数及生长速率就需要进行建模拟合。首先把整个池体看成多层膜结构，光从空气中依次经过ITO、溶液、CU2O以及Au衬底，zui后反射回到椭偏仪的出射臂，zui终信息被接收。在物理层面将池体简化为四层膜的模型，即ITO/溶液/CU2O/(Au/Si)，如图2-3(a)所示。根据拟合需要可以对结构模型进行调整，如：ITO和溶液混合层/CU2O/(Au/Si)的三层膜模型，如图2-3(b)所示。 ...

椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建（十一）- 工作电极的制备与椭偏仪在位监控2.1工作电极的制备实验中所用的工作电极为在Si(100)上磁控溅射100-200nm厚的Au，其制备流程如下：(1)清洗由于在生产保存与运输的过程中会使得硅片上残留无机、有机和其他灰尘颗粒污物，其对硅上的镀膜有着较大影响，故而镀膜之前需要对硅片进行清洗。清洗步骤：1.首先在丙酮中用超声清洗仪超声5-10分钟；2.然后用去离子水超声同样的时间；3.接着在酒精中超声清洗；4.zui后再用去离子水超声清洗。在完成以上步骤去除硅片表面的残留污染物后，将其置于鼓风干燥箱干燥即可。(2)磁控溅射由于金的晶格常数和硅的晶格常数存在 ...

实现磁光技术研究InSe光自旋动力学在图1中可以看到至少采用其中一种光学测量的实验装置。所有的测量都是在低温下在高磁场的磁光低温恒温器中完成的。偏振PL的一般光学设置如图1a所示。在输入端，有一个短通滤波器(SPass)，一个线性偏振器(LP)和一个四分之一波片(QWP)。然后，圆形或线性极化光束通过50:50的分束器(BS)，其中50%被引导到attoDRY2100磁光低温恒温器(1.7 K基温，9 T超导磁铁)内的物镜。然后，从样品(S)反射的光束通过圆偏振收集光学元件(QWP和LP)，用长通滤光片(LPass)过滤，然后聚焦到光纤上，该光纤通向带有CCD相机(Andor)的750毫米光谱 ...

椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建（十）- 研究内容和意义5.研究内容和意义如下图1-19为用于分析梯度层的光学模型。当梯度层的光响应用多层结构表示时如图1-19(a)所示，其厚度dj和介电函数都是必需的。然而，由于存在大量的分析参数，使用这种光学模型进行椭偏谱分析通常比较困难。此外，该分析中的拟合误差随着分析误差的传播逐渐向顶层增加。但是在VSA中，复杂的底层结构用伪介电函数表示，只有厚度(d)和介电函数如图1-19(b)。因此，即使样品的介电函数在生长方向上不断变化，VSA的分析也可以相对容易地进行。图1-19用于分析梯度层的光学模型:(a)多层模型和(b)虚拟衬底近似(VSA)图1-20 ...

椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建（九）- 光学模型的建立与数据的提取4.3在位测试装置目前的在位椭偏仪监测电化学沉积的关键在于系统的集成。实验室的椭偏仪光源为氙灯，可以进行全谱的测试，但是这也导致单波长的光强度较弱，因此装置设计中的光路设计尤为重要，另外是光斑的大小问题，光斑大小会随着测试角度的变化而变化。另外其设计需要满足电化学薄膜沉积的需求，又要同时满足椭偏仪测试的需求。如作为电解池它需要满足容电解液充足，且可以放置好工作电极、对电极和参比电极。椭偏仪的在位装置首先要满足透光，其次是保证工作电极易于调节入射光和出射光在同一光平面，需考虑溶液的光程，原则上越小越好，这样可以减小光的衰减，更 ...

椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建（八）- 溶液的影响和固液界面的影响4椭偏仪在位监测电化学沉积的挑战椭偏仪在位监测电化学沉积的挑战主要分为：溶液的影响和固液界面的影响，以及装置的设计。4.1溶液溶液对实现椭偏仪在位监测电化学沉积薄膜主要会带来两方面的影响，第1种是溶液的扰动，比如在开放的溶液体系，溶液表面的扰动可能会对光产生多种散射机制，从而给测试带来困难。另外是溶液中浓度变化所带来的影响。当光波场频率很大且溶液的浓度不太大时，光学常数折射率及消光系数有如下关系式：由朗伯定律与光强度的定义得吸收系数β与消光系数k的关系为：又由比尔定律知，当溶液浓度足够小以至于分子间相互作用能被忽略时，溶液吸 ...

椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建（七）- 当前在位监测装置设计3当前在位监测装置设计3.1真空镀膜系统集成在位椭偏仪测试装置可分为两类，一类是把设计的装置直接和椭偏仪的两个臂连接，另外就是把设计好的装置放置在两臂之间，不改变椭偏仪原始的任何设计。后者设计使用更方便简洁，有利于装置的更换。如图1-12所示，是报道过的椭偏仪在位测试的装置图。图1-12(a)是M.Magnozzi等设计一个实时在位光谱椭偏测量的高真装置。该装置是基于一个圆柱型管，在其两端有两个KF100法兰(见图1-12(a)，左)。底部为KF100法兰(a)作为支撑样品的支架，安装有加热器和两个双动电偶；主体(b)容纳几个焊接 ...

椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建（六）- 在位监测电化学沉积2.3在位监测电化学沉积目前报道过的在位监测手段主要有电化学在位拉曼光谱法、在位傅里叶红外光谱仪法、石英晶振仪法、质谱仪法、在位椭偏仪法。电化学在位拉曼光谱法，其原理是通过介质分子对入射光发出频率的有明显变化的散射现象，用单色入射光（圆偏振光与线偏振光)来激发由电极电位控制的电极表面，然后测定出散射得到的光谱信号，如频率、强度及偏振性能变化与电极的电位或者电流强度的变化关系。在位傅里叶红外光谱仪法(FTIRS)是由Bewick等人在20世纪80年代早期首创的。在位傅里叶变换红外光谱仪可以获取电极上中性和离子吸附物的分子信息，以及参与 ...

多自由度梯度磁场控制系统相关应用文献（2017-2022）昊量光电新引入瑞士苏黎世联邦理工学院机器人与智能系统研究所研发的多自由度梯度磁场控制系统MFG系列。这些MFG多自由度梯度磁场控制系统能够产生各种各样的静态或时变磁场，用于研究磁场依赖现象，它们也用于开发磁性微纳米机器人以及其他微操作程序的应用。多自由度梯度磁场控制系统MFG系列产生场和场梯度，为5个自由度提供力和扭矩，非接触式驱动，用于颗粒定向和定位，粘滑或滚动运动，以及鞭毛游动。应用包括工程和流体动力学研究，局部流变学测量，微观力学生物学刺激和表征。以下2017到2022年之间描述、使用或引用这款MiniMag / nanomag ...

椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建（五）-Pb和Cu2O薄膜的电化学沉积2.2 Pb和Cu2O薄膜的电化学沉积实验室前期系统研究了Pb的成核生长，并用于钙钛矿太阳能电池的制备。前期的研究发现Pb在ITO基底上的生长过程属于渐进成核的岛状生长。Cu2O为半导体材料，其能隙与生长条件有关，大约在1.9-2.2eV。它具有吸收系数高、材料丰富、无毒、制造成本低等优点，在太阳能转换、电极材料、传感器和催化等领域具有广泛的应用前景。如图1-7所示，是简单的Cu2O能带模型，根据所涉及的价带和导带，可以区分四个激子序列，根据所涉及的波段，可以分为黄、绿、蓝和紫激子系列。在这个模型中，激子的波函数包括所谓的 ...

椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建（四）-电化学沉积及原理2.电化学沉积电化学沉积是半导体薄膜沉积和微电子制备铜互连的重要制备方法。而在沉积过程中的成核和生长对于半导体薄膜和铜互连的性质非常重要，椭偏仪在位监测提供一种实时监控薄膜沉积的方法。但是椭偏仪在位监测受到光路设计，实验装置，固液界面以及光谱解析的影响，构建其监测系统是一个挑战。实验室前期对电化学沉积Cu2O薄膜进行了系统的研究，发现其沉积与沉积电压、溶液温度和pH值等密切相关。本文以电化学沉积Cu2O薄膜为例，从而在实验室构建椭偏仪在位监控电化学沉积系统。不同于真空薄膜生长，电化学沉积生长过程涉及到溶液层和固液界面，导致其在位监测是一 ...