Ответственные за установку:
Арзуманян Григорий Макичевич
e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
тел. +7 (496) 216-50-69
Маматкулов Кахрамон Зиядуллаевич
e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Тел. +7 (496) 216-49-53

Основные направления исследований:

1. Спектроскопия и микроскопия спонтанного и вынужденного комбинационного (рамановского) рассеяния света.
2. Высококонтрастная нелинейная визуализация.
3. Регистрация одиночных молекул.
4. Рамановская спектроскопия низкоразмерных материалов.
5. Прямая фото- и апконверсионная люминесценция.
6. Работа с живыми клетками.
7. Липид-белковые взаимодействия.
8. Спектроскопия программируемой клеточной гибели;
9. Рамановские маркеры в биомедицине.

Описание установки:

Базовой установкой для исследований, проводимых в Секторе Рамановской спектроскопии (Центр «Нанобиофотоника») является мультимодальная оптическая платформа на базе лазерного, конфокального «КАРС» микроскопа, позволяющего проводить спектроскопию и микроскопию различных материалов (твердые тела, жидкости, порошки, биологические образцы и др.) на основе спонтанного комбинационного рассеяния (КР) света, гигантского комбинационного рассеяния (ГКР, SERS), а также вынужденного когерентного усиления рассеяния света.

Общий вид микроспектрометра «КАРС»

Схема установки

Открытие лазерных источников излучения в начале 60-х годов прошлого века резко стимулировало исследования нелинейно-оптических и резонансных методов анализа веществ. При возбуждении нелинейных сигналов используются высокоинтенсивные пико- или фемто- секундные лазеры, которые могут инициировать одновременно несколько нелинейно-оптических явлений: генерация гармоник (ГВГ, ГТГ), многофотонная и ап-конверсионная люминесценция, когерентное антистоксово рассеяния света (КАРС), и др.

КАРС представляет собой нелинейный оптический процесс третьего порядка с участием взаимодействующих пучков накачки с частотой ω_н, Стоксовой волны с частотой ω_с и результирующего КАРС сигнала на антистоксовой частоте ω_ас = 2ω_н – ω_с, генерируемого в направлении фазового синхронизма. Колебательная контраст в КАРС процессе создается в том случае, когда разность частот Δω=ω_н-ω_с между накачкой и стоксовым пучком настраивается на резонанс с колебательной модой выбранной химической связи. В этом случае резонансные осцилляции когерентно генерируются полями возбуждения, тем самым создавая интенсивный и направленный антистоксовый сигнал по сравнению со слабым сигналом спонтанного комбинационного рассеяния (большинство молекул имеют малое поперечное сечение КР ~ 10^-30 до 10^-25 см²). КАРС сигналы на 3-4 порядков интенсивнее, чем у спонтанного процесса комбинационного рассеяния.

Оптическая схема основных узлов и архитектуры микроспектрометра «КАРС»

Для генерации КАРС-сигналов на оптической платформе конфокального лазерного микроскопа установлен перестраиваемый по длине волны (690-990) нм Nd :YVO₄ пикосекундный лазер (Ekspla, PT257-SOPO, Литва) с длительностью импульса 6пс и частотой следования импульсов 85 МГц. Этот лазер служит источником как Стокс волны, так и, одновременно, перестраиваемой по длине волны накачки генерируемой с помощью внутрирезонаторного оптического параметрического осциллятора (ОПО) с максимальной мощностью 200мВт и шириной линии ~ 6 см^-1. Для генерации спонтанного КР сигнала используется, в зависимости от анализируемого образца, три лазера: He-Ne лазер (633 нм), а также два лазера с диодной накачкой на длинах волн 532 нм и 785 нм.

С целью достижения ультравысокой чувствительности регистрации КР-спектров от молекул аналитов низкой концентрации, вплоть до уровня одиночных молекул, применяются различные ГКР-активные подложки, как коммерческие, так и разработанные в БГУИР, г. Минск, Беларусь.  

Основные характеристики микроспектрометра «КАРС»

Основные функциональные модальности	Спонтанный раман, F-КАРС, E-КАРС, P-КАРС, ГКР, ГКАРС,                   ап-конверсионная люминесценция
Лазеры для спонтанного КР	532 нм (20 мВт), 633нм (15 мВт), 785нм (100 мВт)
Лазер для возбуждения КАРС сигнала	Пикосекундный лазер Nd:YVO4, Ekspla, PT257 + SOPO   Стоксовая волна: 1064 нм, 6 пс, 5 Вт Частота повторения импульсов: 85 МГц Перестраиваемая волна накачки: 690 – 990 нм, 150-300 мВт. Модовый состав: ТЕМ00 Поляризация: горизонтальная
Регистрация сигнала	Четыре канала для высокоскоростных измерений (ФЭУ) и один канал с CCD камерой
Спектральный диапазон регистрации	Рамановский сигнал: 50 – 6000 см-1 КАРС сигнал: 990 – 5000 см-1
Спектральное разрешение	Микрообъектив 60х с NA – 1.2, водно-иммерсионный  КР сигнал: 0.9 см-1 (решетка 1200 шт/мм) КАРС сигнал: 7-8 см-1
Пространственное разрешение	КР сигнал: XY < 300 нм,  Z ~ 700 нм КАРС сигнал < 0.7 мкм
Диапазон скоростного сканирования	С объективом 60х: XY: 225 х 225 мкм Z: 80 мкм
Спектральные измерения и визуализация	Монохроматор-спектрограф изображения MS5004i Цифровая CCD камера, Proscan, HS 101H
Контроль и автоматизация	Полная автоматизация

*Тестовый режим