[發明專利]一種用于原子力顯微鏡檢測微孔形狀時的透射照明裝置

無效

• 申請號: 201110449493.3
• 申請日: 2011-12-29
• 公開（公告）號: CN102565459A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 張海濤;裴舒;馬冬梅;金春水
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01Q30/02
• 分類號: G01Q30/02
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 南小平

技術領域

本發明屬于光學技術領域，特別涉及一種用于原子力顯微鏡檢測微孔形狀時的透射照明裝置。

背景技術

原子力顯微鏡的原理是將一個尖銳的針尖裝在一個對微弱力非常敏感的微懸臂上，并使之與待測樣品表面有某種形式的接觸，通過壓電陶瓷三維掃描控制器驅動針尖進行掃描。作用在樣品與針尖之間的范德華力使微懸臂發生形變，形變量可以用光杠桿或者隧道電流的方法進行檢測，最終將形變信號轉換成電信號，并反饋給掃描器的控制電路以改變掃描器的Z軸驅動電壓，使掃描器在垂直方向上移動，從而調整針尖與樣品之間的距離，使微懸臂彎曲的形變量在水平方向的掃描過程中維持恒定，也就是使探針和樣品之間的作用力保持恒定。在此反饋機制下，記錄探針掃描樣品表面的整個過程中掃描器Z軸驅動電壓的變化就可以得到樣品的表面形貌。原子力顯微鏡具有很高分辨率，但同時也存在視場小的問題，解決這個問題的方法是在原子力顯微鏡上加裝觀察用光學顯微鏡和電視攝像系統。光學顯微鏡的視場遠大于原子力顯微鏡的視場，在檢測樣品時，可以首先使用光學顯微鏡找到檢測區域，然后用原子力顯微鏡掃描成像。目前用在原子力顯微鏡上的光學顯微鏡照明方式都是反射式照明。

有一類樣品是在不透明的基底上加工出微孔，微孔的直徑是亞微米量級，而基底的尺寸要到毫米量級。使用原子力顯微鏡檢測該類樣品時首先要找到微孔的位置。圖1是被檢測的樣品的結構示意圖，由圖可見，該樣品是在透明玻璃基底1-1上蒸鍍一層隔光金屬層1-2，然后在金屬層1-2上加工出一個直徑為亞微米量級的微孔1-3。如圖2所示，當使用反射式照明系統觀察被檢測樣品1上的微孔1-3時，受限于光學顯微鏡的分辨能力和樣品表面灰塵或瑕疵的影響，不能快速準確的找到小孔位置，往往需要對可疑的灰塵點或者瑕疵點進行逐一原子力顯微鏡掃描，才能找到真正的目標的微孔。如圖3所示，在反射式照明條件下原子力顯微鏡上的光學顯微鏡視場中觀察到的現象，很顯然，無法準確判斷微孔的位置，只能通過原子力顯微鏡逐一掃描可能點判斷，給檢測過程帶來極大不便，浪費大量時間。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有原子力顯微鏡上具有反射式照明的光學顯微鏡系統在檢測不透明基底上微孔時受限于光學顯微鏡的分辨能力和樣品表面灰塵和瑕疵的影響而提供一種透射式照明裝置。

一種用于原子力顯微鏡上光學顯微鏡系統的透射式照明裝置，該裝置包括光源、第一聚光鏡組、第一可變光闌、第二可變光闌、第二聚光鏡組和光路轉折鏡；所述光源，第一聚焦鏡組，第一可變光闌，第二可變光闌和第二聚焦鏡組共軸放置，光軸水平，所述轉折鏡與光軸成45°夾角；所述第一聚光鏡位于光源之后，所述第一可變光闌位于第一聚光鏡組之后，靠近第一聚光鏡組的后表面，所述第二可變光闌位于第一聚光鏡組對光源成像的位置，所述第二聚光鏡組位于第二可變光闌之后，所述轉折鏡位于第二聚光鏡組之后。

有益效果：本發明采用透射式照明裝置，實現快速找到微孔位置，縮短檢測時間，克服了現有原子力顯微鏡上光學顯微鏡觀察系統應用反射照明裝置時檢測不透明樣品上透明微孔時的不足。

附圖說明

圖1是被檢測樣品的結構示意圖；

圖2是現有原子力顯微鏡上光學顯微鏡的反射式照明裝置示意圖；

圖3是應用反射式照明裝置時原子力顯微鏡上光學顯微鏡觀察到的結果；

圖4是本發明透射式照明裝置光學結構示意圖；

圖5是應用本發明透射式照明時原子力顯微鏡上光學顯微鏡觀察到的結果。

其中，1、被檢測樣品，1-1、玻璃基底，1-2、不透明材料，1-3、微孔，2、光源，3、第一聚光鏡組，4、第一可變光闌，5、第二可變光闌，6、第二聚光鏡組，7、轉折鏡。

具體實施方式

下面結合附圖進一步說明本發明的具體實施方式。