基于离轴抛物面镜在液氦温度与超高真空中实现偏振针尖增强拉曼光谱

针尖增强拉曼光谱（TERS）将远小于衍射极限直至纳米尺度的非弹性光散射与扫描探针显微镜以及可能的光谱学相结合。以此方式，可同时收集形貌与光谱信息以及单粒子与双粒子信息。尽管单分子现已能被成功研究，块体固体仍无法被有效探测。本文工作旨在概述朝向该目标的方法。我们描述了一套自制的、液氦冷却的、超高真空针尖增强拉曼光谱系统（LHe-UHV-TERS）。该装置基于一台扫描隧道显微镜，并作为一项创新，采用了一面数值孔径约为 $0.85$ 且工作距离较大的离轴抛物面镜。该系统配备有快速进样腔、用于针尖/基底/样品原位制备的腔室以及 TERS 腔室。TERS 腔中的本底压力与温度分别约为 $3\times 10^{-11}$~mbar 与 15~K。在低温下成功获取了碳纳米管振动模式的偏振依赖针尖增强拉曼光谱。观测到 $10^7$ 量级的增强因子。此处描述的新特性，包括极低压力与温度以及对光偏振（即选择定则）的外部调控，可能为块体与表面材料的探究铺平道路。