[發明專利]微區變角度光譜測試系統

有效

• 申請號: 201210381236.5
• 申請日: 2012-10-10
• 公開（公告）號: CN103528684A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 段宣明;李敬;董賢子
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 張雪梅

技術領域

本發明涉及微納光子學器件的光譜特性測試領域。更具體地，本發明涉及一種微區變角度光譜測試系統。

背景技術

隨著納米技術的迅猛發展，各種微納米材料與結構的研究日漸多樣化，特別是以光子晶體、負折射材料、等離激元光子學器件等為代表的納米光子學器件，趨于多功能化和小型化。伴隨材料及結構尺度的減小，微納光子學器件的發展面臨測試難題，即如何在微納尺度下準確、全面檢測出各種光子學器件的光學特性，探索其所蘊含的新現象、新機理，這成為微納光子學器件進一步發展的瓶頸。新型微納光子學器件的迅猛發展及其深入研究需要在微納尺度下對其光學特性進行全面準確測量的評價。

目前已商品化的光學特性測量儀器滿足不了微納尺度下光學特性評價的要求。多數儀器主要針對宏觀樣品的測量，只有少數儀器可以對微觀樣品進行測量。但在微區測量時，這些儀器普遍存在只能單一方向測量、適用的波長范圍小等缺點。隨著微納光子器件研究的深入，對不同入射角的入射光條件下微納光子器件所表現出的光譜特性的研究變得越來越重要。目前，對微納尺度材料與結構的透射、反射、吸收等光譜特性的評價主要有以下幾種方案：

（1）用于測量材料透射、反射、吸收光譜的紅外傅里葉光譜儀，如美國Thermo?Scientific公司的Nicolet?6700、德國布魯克公司VERTEX?70，這種儀器可實現近紅外至中紅外光譜的測量，但可測量尺度一般在10μm以上。

（2）商品化顯微分光光度計，如德國J&M公司的MSP500、美國CRAIC公司的QDI2020，可實現可見光至近紅外波段的透射、反射、吸收光譜的測量，測量尺度可以小至1μm，但是該儀器的測量分辨率比較低，例如可見光波段為1nm，近紅外光波段為3.5nm，遠遠滿足不了日益發展的微納光子學器件測試要求。

（3）為了獲得較高的光譜分辨率與微區光譜測量功能，通過組合的方式解決所需要的測試手段，如利用美國Princeton?Instrument公司的高端光譜儀與蔡司、尼康、萊卡、奧林巴斯等顯微鏡結合，可實現較高分辨的微區光譜測試。

雖然以上儀器或系統都可以對尺寸小于例如100μm的微區材料及結構的光譜特性進行測量，但他們普遍都存在一個共同的缺點，即只能實現樣品在某一個方向上的光譜測量，光源相對于樣品的入射角度不能調節，探測器相對于樣品的接收角度也不能調節。任何對改變入射角度和接收角度進行光譜測試的嘗試都面臨著在改變入射角度和接收角度后的如何精確調節微區在測試光路中的位置，如何獲得有效的測試結果的問題。

因此，需要一種可實現以不同入射角度、不同接收角度測量微區樣品的透射、反射、吸收光譜以及熒光光譜的測量系統。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種入射角度可變、接收角度可變的微區光譜測試系統。

本發明的一種微區光譜測試系統包括入射光路、樣品臺和接收光路，其中，

所述入射光路包括位于入射光路徑中的光學元件、入射顯微物鏡，第一光譜測試單元和第一實時觀察系統；

所述接收光路包括位于出射光路徑中的光學元件、接收顯微物鏡，第二光譜測試單元和第二實時觀察系統，

該測試系統進一步包括：

樣品臺轉動裝置，用于調節所述樣品臺繞垂直于樣品臺的轉軸轉動，和

第一光路轉動裝置，用于調節所述入射光路或接收光路繞所述轉軸旋轉。

優選地，所述測試系統進一步包括：

第二光路轉動裝置，用于調節所述接收光路或所述入射光路繞所述轉軸旋轉。

優選地，測試系統進一步包括用于精確調節樣品臺三維位置的樣品臺三維移動裝置，所述樣品臺轉動裝置同時轉動三維移動裝置和樣品臺。

優選地，所述樣品臺轉動裝置和所述第一光路轉動裝置分別獨立可調

優選地，所述樣品臺轉動裝置、所述第一光路轉動裝置和所述第二光路轉動裝置分別獨立可調。

優選地，所述入射顯微物鏡和所述接收顯微物鏡可被三維移動和俯仰調節。

優選地，所述測試系統進一步包括分別位于所述入射光路和接收光路中光束聚焦位置處的可調光闌。

優選地，所述第一光譜測試單元和第二光譜測試單元的測試波長包括可見光和近紅外光。

優選地，所述第一實時觀察系統和第二實時觀察系統分別包括照明光源、成像CCD、監視器和光路元件。