PDF User Manual

  1. Home
  2. Manuals
  3. CMi SOP003 Operating Procedures Manual

CMi SOP003 Operating Procedures Manual

Made by: CMi
Type: Operating Procedures
Category: Microscope
Pages: 11
Size: 1.22 MB

 

Download PDF User Manual



Full Text Searchable PDF User Manual



background image

CMI | SOP003_rev1.0 

 

CMI STANDARD OPERATING PROCEDURE

 

 

 

 

Confocal Raman Microscope 

Physiology Ground floor research lab 

 

 

 

CMI document ID: SOP003

 

 

 

 

 

 

CONTACT INFORMATION: 

 

Peter Owens: 091 494036 (office) 

Peter.owens@nuigalway.ie

 

  Jennifer Connolly: Jennifer.connolly@nuigalway.ie  

   

 
 
 
 

REQUIREMENTS FOR EQUIPMENT USAGE:

 

 

1. CMI user 

2. Completion and signing of Microscope Safety Checklist 

3. Certification by Peter Owens or Jennifer Connolly 

 
 

REVISION LOG

 

 

 

 

Revision

 

 

Date

 

 

Author

 

 

Changes

 

 

1.0

 

 

12/5/14

 

 

P. Owens

 

 

Initial draft

 

 
 

1.

 

Purpose 

 
1.1.

 

This document specifies the work instructions for the CMI Witec Confocal Raman microscope located in 

the ground floor Physiology lab, Quadrangle building.  If you see an area where more clarification is 

needed, if additional information is needed, or if you have suggestions on how to make this guide more 

useful in the lab, please contact the CMI. 

 

1.2.

 

Note that this document is not a detailed instrument manual and does not intend to be one. For 

detailed questions or if anything unusual happens with the system, please refer to the manuals 

present in the lab, or ask CMI personnel for help. 

 
 

 

 


background image

CMI | SOP003_rev1.0 

 

 

 

2.

 

Scope 

 

These work instructions are applicable to 

all 

work that is carried out using the Witec raman microscope.

 

 

 

3.

 

Important notes  

 

 

PLEASE LEAVE ALL HARDCOPIES IN THE LAB

 

  

3.1 

Laser safety guidelines  

 

 

 

 

The WITec microscopes uses 

class 4

 633 and 785 nm laser sources during operation. The 

 

safe use of lasers requires that all laser users, and everyone near the laser systems, are aware of the 

 

dangers involved. 

 

CAUTION: Direct eye contact with the output beam from a laser will cause serious damage and possibly 

 

blindness. 

The 785 nm laser has a high power output, extreme care is needed here when operating the 

 

system.  

3.1.1

 

Make sure the enclosure remains closed during laser scanning and measurement 

3.1.2

 

Always close the laser shutter before opening the door of enclosure 

3.1.3

 

Always wear the safety laser goggle when you want to open the door with laser on for 

alignment procedure.  

3.1.4

 

Participation in a Laser safety course is strongly recommended for operating this system.  

 

3.2.     Witec Alpha 500 manual (hardcopy in the lab, soft copy on the instrument PC), and training notes 

 

3.3    The CMI access policy, available online at 

 

 

http://imaging.nuigalway.ie/access%20policy/cmi_access_policy_1.6.pdf

 

 

3.4 

This manual was developed to assist in the training process of users. Be aware that only the basic  

 

 

operation details will be presented. Please contact the CMI staff for more assistance if required. 

3.5 

Changes may occur when a new software version or patch is installed. Please contact the CMI    

 

staff if you are not sure about new features and functions. 

3.6 

Do not forget to sign in to the log book before you start your measurement.  

3.7 

Turn on the laser power when you begin, use laser shutter in-between measurements.  

 

4.

 

Responsibilities

 

Operators of this equipment are responsible for the following: 

 

4.1

 

Complying with all safety regulations. 

4.2

 

Compliance with procedures and specifications contained in this document. 

4.3

 

Reporting misuse of the instruments, or in a manner inconsistent with this specification, by any 

 


background image

CMI | SOP003_rev1.0 

 

personnel, to the supervising CMI staff. 

4.4

 

Maintaining a clean workspace. 

Food and drink are NOT allowed

4.5

 

Reporting any and all maintenance issues/concerns to the supervising CMI staff member 

immediately. 

 

 

5

 

Raman overview 

 

Raman spectroscopy is a characterization technique that is widely used in scientific field in recent years. It 

actually utilizes the unique Raman spectra for different components as a spectral “finger print” to identify 

unknown samples or even further analysis based on the information from the spectra. Raman spectra can be 

obtained from various kinds of materials from bulk solids such as paper and cellphone, to nanomaterials such 

as thin films and nanoconstructs. 
 
Raman Spectroscopy has many advantages among many characterization techniques, and therefore it is quite 

welcome in scientists and laboratory workers. Typically, the samples need little preparation before 

characterization and analysis can be carried out through many containers. Raman Spectroscopy is usually not 

destructive to samples unless you use too much laser power and focus high-energy laser on a point of the 

sample, leading great amount of heat in that small area and thus burning your sample. 
 
In addition, Raman Spectroscopy is typically a fast characterization technique that can perform real-time scan. 

It can acquire a Raman spectrum of most substances in seconds via Charge Coupled Device detectors (CCDs) 

that have a wide dynamic range for users to select the appropriate exposure time for their sample. Depending 

on the raman cross section of the sample of interest, a high resolution scan can be finished in minutes using 

the system. 
 
Raman Spectroscopy can do both qualitative and quantitative analysis. Quantitative analysis of the sample is 

typically performed by measuring the relative intensities of each peak in the Raman spectrum that are directly 

proportional to the relative concentrations of the compounds. Alternatively, chemometric methods can be 

used for detailed information and accurate calculation. These quantitative analyses are very sensitive that can 

be performed on samples with high concentrations ranging from 90-100% material of interest down to 

concentration determination at parts per billion (PPB) levels. 
 
This instruction will guide you to run a Raman spectroscopy scanning step by step and help you obtain your 

first Raman spectrum/ image from the WITec Raman

 

Spectroscopy Instrument. It can also be used as a manual 

book for laboratory users in case of operational problems and troubleshooting. This instruction is separated 

into sections for instrument overview, step by step alignment and calibration check, acquisition, imaging, and 

troubleshooting. Readers should follow the procedures in this instruction in order to operate the Raman 

instrument properly. 

 

DANGER: Class 4 laser radiation involved during the procedure! 

 

 

 


background image

CMI | SOP003_rev1.0 

 

 

 

6

 

System Overview 

 

The witec confocal raman microscope consists of the following devices: 

 

6.1

 

Instrument Control PC, 64 bit running witec control and project software (version 1.6) 

6.2

 

Controller unit. 

6.3

 

Upright microscope with led light source for brightfield work. 

6.4

 

Objectives including a 40x water dipping lens and 100 x air 

6.5

 

Andor CCD cameras 

6.6

 

Witec diffraction gratings for either vis or NIR operation. 

6.7

 

Motorised stage for xyz control 

6.8

 

Fibre optic cable for 633nm use: 50micron diameter 

6.9

 

Fibre optic cable for 785 nm use : 100 micron diameter 

 

 

Familiarise yourself with the system folders, located on the shelf above the equipment. 

 

 

7

 

Start Up Procedure 

7.1

 

Book equipment on CMI web booking system. 

7.2

 

Turn on lasers or individual laser, if only one is to be used. For the 633 laser, turn on the key. For 
the 785 nm laser, turn on power first and wait until the green led stops flashing. Then switch the 
laser key to ‘on’ and again wait until the green led stops flashing and both yellow and green leds 

Fibre to detection 
system. Use 50 micron 
fibre for 633 nm, 100 
micron fibre for 785nm 
excitation, fibre 
diameter is part of the 
serial number taped on 
fibre. 

Extreme care 

needed when handling 
flibre cables.!!!

 

Adjustment 
screws for 
alignment 

Push/pull rod for 
eyepiece/detector 

Laser coupler 
and filter wheel 

Eye piece 
camera 

785nm laser 

Brightfield/DIC/Ra
man imaging 
selection 

 


background image

CMI | SOP003_rev1.0 

 

are continuously on.  

7.3

 

Turn on power to controller if not already on.

 

7.4

 

Turn on power to camera(s). Turn on only the one you are planning to use : 
 

 

 
 
 
 

7.5

 

Turn on PC, login password is ‘biophotonics119’. 

7.6

 

Both the lasers have to be warmed up for at least 30 mins before acquisition; while warming up 
alignment of the microscope can be done. 

7.7

 

Click on the ‘Witec Project Control’ to start the raman software interface  

 

 

 

 

633nm laser 

785 nm laser 

Modulate 
laser 
intensity  

Diffraction grating 
for visible spectrum 

Diffraction grating 
for NIR spect

 

CCD camera VIS 

CCD camera NIR 

Power sockets for 
camera, inner plug is 
for NIR camera 

Power to controller 
tower 

shutter  

shutter  

 


background image

CMI | SOP003_rev1.0 

 

 

8

 

Calibration 

8.1

 

Use the silicon wafer for calibration (accepted Raman peak at 521 wavenumbers) 

8.2

 

Choose objective to use and switch to brightfield mode (with edge filter and dichroic mirror off); 
beam splitter should be in Bright Field (BF) mode (Pos 1) 

 

 

 
8.3

 

Set the detector knob, at the side of binocular, to the eyepiece mode (and not the camera mode) 

8.4

 

Set the brightness to 100% in the software (‘Illumination’). Make sure to see some intensity 
changes in the video image; check it by opening and closing the aperture stop (A) at the 
microscope. Typically keep this just slightly open, unless for dim samples/dic imaging. 

Laser coupler 

Slide rightwards(follow 
arrow direction) 

Options are block:  

Open:  

Either open , block for 
633nm and 785 nm 
can be chosen. All 
other positions have 
no filter , used for 
brightfield.  

Filter turret 

Position 1: Brightfield 
imaging  

Position 2: DIC for 
water dipping lens 

Position 3: DIC for all 
other lenses 

Position 4: Raman 
imaging, spectra 

 


background image

CMI | SOP003_rev1.0 

 

 

8.5

 

Close the field stop and focus to bring the stage up  

 

 

 
 
 
8.6

 

With the remote, select ‘Microscope Z’ control and adjust the focus (in ‘z’); when in focus 
position, the image of the field stop is sharp in the video control window. 

8.7

 

Fine tune the focus with remote observing the image of the field stop again. 

8.8

 

Then open the field stop to observe the silicon sample. 

Push/Pull rod  

Fully out : light directed to 

detector system 

Fully in : light directed to 

eyepiece camera 

Eyepiece camera 

Aperture stop 

Field stop 

Up/down: toggle 
between z control, xy 
stage control 

 

 

X Y Stage controls 

 

 

Z Stage controls 

+Z : stage moves 
away from objective 

-Z: stage moves 
towards objective 

 

 

Speed control : 
applies to either xy 
or z. rotate white 
circle anticlockwise 
to reinitiate control 
and increase by 
rotating clockwise 

 

 

Changing fibres: gently slide 

the cover over the fibre and 

rest on side of stand , ensuring 

no kinks in fibre, unscrew the 

fibre and change to the other 

one. Align the raised edge on 

the fibre coupling with the slot 

on the fixed end then tighten 

(hand tight-do not 

overtighten) 

Replace the black cover 

 


background image

CMI | SOP003_rev1.0 

 

8.9

 

Select the correct Video Viewer (objective) in the Video Control Window and calibrate (using 
‘Video Calibration’ button). The rotation should be within -1 and +1 degree. If not, rotate the 
camera in the binocular and redo the calibration.  Hint: center a piece of dirt or scratch in the 
video viewer window and try calibration again if having trouble getting the rotation below 1.   

8.10

 

Turn the roller (at the Raman coupler) to needed laser wavelength (with edge filter off) and 
switch on the shutter of the respective laser with minimum power. Adjust the laser power until 
the laser spot can be seen in the video image. Move the microscope in ‘z’ to focus the laser until 
the laser spot is sharp. 

8.11

 

Select ‘Probe position’ on the laser spot. 

8.12

 

Make sure the correct spectrometer is connected with the camera fibre and the right laser is 
selected using the ‘Configuration’ in the taskbar 

 

50 micron fibre : 633nm use  

 

100 micron fibre : 785nm use 

 

It is recommended to calibrate with silicon , if switching between wavelengths, but can be 

 

possible as a quick check just to swap in the fibre cables. 

Note: Take extreme care when 

 

handling the fibre cables as they can be damaged very easily. Ensure that the raised edge on 

 

the fibre end lines up with slot on the connector before tightening.  

8.13

 

Switch the coupler to laser wavelength with edge filter on. 

8.14

 

Pull out the knob to ‘Camera mode’ (the light propagates through the detection fibre now). 

8.15

 

Remove the beam splitter (set to either position 4) (not BF nor DIC or position 2 (extra DIC optics 
filters in that position). 

8.16

 

Start ‘Oscilloscope’, and adjust the power of the laser to get maximum intensity of the 1

st

 order 

Raman band of Silic

on at ≈520 rel.cm

-1

 

8.17

 

Adjust fine focus. 

8.18

 

Using the X and Y fibre knob (on top of the laser coupler), get the maximum intensity of the 
Raman band; then again adjust the Z focus with objective. 

8.19

 

Redo the above steps till maximum intensity is obtained. 

8.20

 

Record the spectrum for silicon , say 0.5 integration time , verify that the peak intensity is as 
expected and in the right place ie 520 rel wavenumbers.  

8.21

 

Close the laser shutter and stop the oscilloscope. Alignment of the microscope is now completed.  
 
 
 
 
 

 


background image

CMI | SOP003_rev1.0 

 

 

9

 

Raman Measurements: 

 

9.1

 

For 

in-vitro

 samples, the cells can be imaged with 633 nm laser and the nanoparticles with 785 

nm laser. Saliva, to date has been recorded using 785 nm excitation. 

9.2

 

After point scan or line scan to confirm the SERS signal from Raman reporter, an area of interest 
is marked in the bright-field image. 

9.3

 

Using ‘Sum’ filters, a spectrum region of interest can be marked; images specific to that range 
will then be mapped by the WITec software. More than one range can be selected, and thus 
more than one large area scan images can be constructed from a single large area scan. Eg, For 
cells, vibrational bands of C-H stretching around 700 and 1000 wavenumbers can be used for 
mapping. 

9.4

 

After selecting the large area scan images with better contrast (between cells and nanoparticles), 
data analysis – background correction, cosmic ray removal, basis analysis – can be performed on 
large area scan data. 

 

Configuration 
display 

Project window all 
operations 
performed during 
the course of this 
instance of the 
software are stored 
here. Rename all 
files to meaningfull 
names rather than 
system generated 
names . 

Video 
window 
brightfield 
mode

 

Probe position 
indicator 

Data processing drag 
and drop operations

 

Indication of z 
control conditions 
only – doesn’t do 
much 

Turn on 
illumination 
and click auto 
brightness  

Hardware status window 

Check 
speed of  
xy stage 

 

Calibrate 
video image 
button

 

Set probe 
position 
button

 

 


background image

CMI | SOP003_rev1.0 

10 

 

10

 

Troubleshooting 

10.1

 

If you cannot see the laser spot – Check if the laser is turned on. Check if the shutter is open. 

10.2

 

If you cannot see the white light – Check if the white light source is turned on (Illumination in 
software. If it is turned on, then check if the microscope is set in Raman Mode. If it is in Raman 
mode then change it to the eye-camera mode. 

10.3

 

If you see the spectra with full of noise signal – Check for the CCD temperature. It should be  
-60

o

C . 

 

11

 

Shut Down Procedure 

 

 

11.1

 

You can save the experiment parameters for your own scanning recipe by clicking “Save 

 

Project’ in ‘File’. 

11.2

 

Close the laser shutter, switch off the laser power supply. 

11.3

 

Using the remote control, move the sample away from the objective. 

11.4

 

Open the doors. Remove the sample from the stage 

11.5

 

Discard cover slips and glass sides in the red sharps container. This includes BioHazard material. 

11.6

 

CLEAN UP the workplace, and leave it better than you found it. 

11.7

 

Close the software, it will take several minutes to warm up the CCD before the software 

 

 

fully closes. Log-off the computer. Log out from computer, complete log book. 

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

CMI | SOP003_rev1.0 

11 

 

12.  APPENDIX A - CERTIFICATION: DEMONSTRATION OF SKILLS

 

 

Name: 

Operation: 

Date: 

Tested by: 

 

 

DEMONSTRATION of SKILLS

 

 

 

Pass    Fail 

 

Demonstrate system/ software start up and configuration   

 

 

 

 

 

Demonstrate loading a sample on the microscope 

 

Demonstrate finding the sample, optimizing acquisition and taking spectra 

 

Demonstrate changing the fibre cable during the measurement session 

 

Demonstrate finishing and shutting down system 

 

SAFETY

 

 

Where are cover slips, glass slides discarded? 

 

Where are biological samples discarded? 

 

Correct use of lasers and proper handling procedures? 

 

 

 

 

 

VALIDATION

 

 

 

Certification:  
 
Pass: 

Fail: 

 
Trainee 

   

 

 

 

Certified by: 

 
 

 

 
Date: