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Ø 系统概述
RapidView300多功能激光扫描共聚焦荧光成像系统，是一种利用激光精密扫描、时间分辨采集和图像处理技术获得材料微纳尺度空间内光物理性质的高精密仪器设备，是目前先进的时间分辨荧光分析仪器之一。 其通过搭载高速扫描振镜，来实现对样品荧光强度（寿命）的高效采集，仅需要几秒钟，即可获得一幅高质量的荧光强度（寿命）成像图。并且针对具有长距离载流子迁移特性的样品，可以通过激发点固定、荧光采集扫描模式即可实现对样品载流子迁移过程的探测。 本系统亦可与低温装置、（瞬态）光电流/光电电压探测装置和脉冲电压装置等相结合，实现多种外场条件下的荧光动力学探测、高空间分辨的光电流成像、电致发光动力学和成像等多种探测功能。 |
Ø 核心功能
n 荧光强度（寿命）成像 n 可设置成像扫描速度 n 光斑位置程控可调 n 可调节扫描区域以及放大倍数 n 荧光寿命数据自动拟合 n 可定点激发，观测载流子扩散 n 可选择扫描像素点，最高4096x4096 |
Ø 系统关键技术指标 |
激光扫描振镜模块参数 | |
进光方式 | 激光光纤输入，配电控光阑系统 |
扫描成像范围 | 4096*4096 pix（Max） |
扫描尺寸范围 | 100 μm × 100 μm |
扫描波长范围 | 350-900 nm |
扫描速度 | 0.8 s / 帧 |
倒置显微镜模块 | |
物镜 | 100x, 50x, 10x 空气镜（可选配油镜） |
最高空间分辨率 | ≤260 nm |
稳态光谱检测模块 | |
单色仪焦距 | 300 mm |
探测器 | PMT/ CCD |
波长探测范围 | 300-900 nm |
TCSPC模块 | |
时间精度 | 7 ps |
光谱检测范围 | 350-900 nm |
Bin通道数 | 4096 |
时间窗口 | 5 μs（可拓展长寿命检测） |
时间分辨率 | ≤70 ps |
最高时间分辨率 | 50 ps |
选配模块 |
皮秒半导体激光器375/405/440/480/510/635/665/690/850/940/1060 nm |
可选皮秒超连续白光激光器410 nm-2400 nm，配滤波器实现波长可调 |
Ø 荧光强度成像、荧光寿命成像
荧光强度和荧光寿命成像为本系统基本功能，可对微纳尺度样品或样品微纳空间结构进行快速的激光扫描的共聚焦荧光成像，可同时获得荧光强度和荧光寿命空间分布信息，列举核心参数，时间分辨率，空间分辨率等。
ü 实例1
样品名称 | MAPbI3 单晶纳米片和MAPbI3 纳米线 |
物镜 | 100X |
激发波长 | 405 nm |
成像模式 | 共聚焦扫描成像模式 |
光学明场成像 荧光强度 荧光寿命
ü 实例2
样品名称 | 半导体器件 |
物镜 | 100X |
激发波长 | 500nm（不同变温环境） |
采集模式 | 单点荧光光谱，荧光寿命采集 |
荧光光谱 荧光寿命
ü 实例3
样品名称 | 甲胺铅碘钙钛矿多晶薄膜 |
物镜 | 100X（油镜） |
激发波长 | 405 nm |
成像模式 | 共聚焦扫描成像模式 |
|
1、通过分析a到b的荧光强度变化，获取最高空间分辨率可达 ~260 nm（最高空间分辨率达到衍射极限）。
2、可有效识别钙钛矿多晶薄膜中晶粒晶界等复杂结构。
Ø 载流子迁移动力学成像
针对具有长距离载流子迁移特性的样品，可以通过激发点固定、荧光采集扫描模式实现样品载流子迁移过程的探测。
ü 实例1
样品名称 | CH3NH3PbI3纳米线 |
物镜 | 100X |
激发波长 | 405nm |
成像模式 | 共聚焦扫描成像模式、载流子迁移成像模式 |
激发固定荧光采集扫描成像图（时间积分图） 提取不同位置的荧光动力学曲线
分时成像图
ü 实例2
样品名称 | 钙钛矿多晶薄膜 |
物镜 | 100X |
激发波长 | 405nm |
成像模式 | 共聚焦扫描成像模式、载流子迁移成像模式 |
激发固定荧光采集扫描成像图（时间积分图） 定点提取动力学
Ø 高分辨率QFLS和PLQE成像
钙钛矿薄膜准费米能级分裂(QFLS)成像 钙钛矿薄膜荧光量子效率(PLQE)成像
PL谱拟合
Ø 电致发光（EL）强度成像和动力学成像
本荧光成像系统通过结合电脉冲发生器实现样品（例如LED器件或材料）电致发光（EL）动力学和成像检测，可以同时兼容荧光强度、荧光寿命和荧光/EL发射谱的检测。其检测原理是利用TCSPC技术，实现电脉冲条件下样品发光的动力学演化过程和EL空间成像。
明场 （电极面） EL强度成像（玻璃面）
ü 实例1
量子点LED器件的EL动力学和成像
样品名称 | CdSe / ZnSe / Zns量子点LED器件 |
物镜 | 4X空气镜 |
激发波长 | 405nm |
电压 | 10V |
脉宽/频率 | 10us/10KHz |
采集时间 | 28min |
时间精度 | 25ns |
1、通过提取EL动力学，观测不同微纳区域点EL动力学的差别和变化及overshoot等现象
2、通过持续采集EL成像，可实现LED老化过程的观测
3、可观测到LED发光层的EL分布情况，发现存在的坏点区域
EL成像 可提取特定位置点（1，2，3，4）EL动力学
EL上升沿动力学 EL下降沿动力学
Ø 光电流成像
本荧光成像系统通过结合源表（picoammeter) 实现样品（太阳能电池或光电探测材料）光电流成像，微纳空间I-V曲线等采集和成像，可以同时兼容荧光强度、荧光寿命和荧光发射谱的检测。其检测原理是聚焦后的激光光斑通过振镜在样品上扫描，采集光电流或其他光电参数。
钙钛矿电池荧光强度成像 光电流成像(ITO＜0.2 mm)
ü 实例1
样品名称 | 钙钛矿太阳能电池器件 |
物镜 | 100X油镜 |
激发波长 | 405nm |
扫描尺寸 | 256*256像素 |
空间分辨率 | 光电流< 500 nm, 荧光：~260nm |
采集时间 | 30min |
扫描模式 | CW（光电流）和脉冲模式（荧光） |
1、可清晰分辨电池晶粒、晶界等空间结构和不同晶粒之间的光电流分布状况。
2、可兼容采集荧光强度和荧光寿命成像，分析光电流产生机制。
电池性能
器件条件直接成像
大范围成像
Ø 调控激发光功率密度测试赝J-V成像
明场照片 PL强度成像 不同点的赝J-V曲线对比
光学PCE 填充因子(Filling factor) 二极管理想因子(Nid) 隐含开路电压(iVOC) 成像
Ø 低温舱内的荧光成像
本荧光成像系统可以和显微镜用低温装置组合，根据低温装置的参数，选配不同工作距离的物镜，实现荧光信息的高效采集。可进行不同温度下的荧光强度、荧光寿命、载流子迁移、荧光发射谱等多种成像和数据的采集。
ü 实例1
样品名称 | MAPbI3 纳米线 |
物镜 | 100X 空气镜 |
激发波长 | 405nm |
扫描模式 | 共聚焦扫描成像模式 |
工作距离 | 6mm |
空间分辨率 | ＜1um |
1、荧光发射谱展示出钙钛矿纳米线温度降低时的相变过程
2、多波长通道成像采集，获得该纳米线不同波长位置的温度依赖荧光成像
低温舱内MAPbI3 纳米线 不同温度下的荧光发射谱图
采集通道1 731-764 nm 低温相荧光成像集
采集通道2 775-797 nm 高温（室温）相荧光成像
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