[發(fā)明專利]光學(xué)表面及亞表面吸收缺陷的高分辨率檢測方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310033583.3
• 申請日: 2013-01-29
• 公開（公告）號: CN103091334A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳周令;陳堅;王煒;黃明
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥知常光電科技有限公司
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88;G01N21/71
• 代理公司: 合肥天明專利事務(wù)所 34115
• 代理人: 金凱

1.光學(xué)表面及亞表面吸收缺陷的高分辨率檢測方法，其特征在于：包括有對光熱紅外輻射透明樣品的檢測和對光熱紅外輻射不透明樣品的檢測，對光熱紅外輻射透明的樣品，其被檢測的光熱紅外輻射波段在樣品內(nèi)的吸收深度遠大于樣品厚度；對光熱紅外輻射不透明的樣品，其被檢測的光熱紅外輻射波段在樣品內(nèi)的吸收深度遠小于樣品的厚度；

（1）、對光熱紅外輻射透明樣品的檢測，包括有以下步驟：

a、泵浦激光束經(jīng)高倍數(shù)、高數(shù)值孔徑聚焦系統(tǒng)聚焦到被測樣品前表面，并進入到被測樣品內(nèi)部，在泵浦激光束傳輸?shù)倪^程中，在焦深之內(nèi)的前表面及前亞表面區(qū)域，泵浦激光束激發(fā)強的光熱紅外輻射，此強光熱紅外輻射通過被測樣品后從被測樣品后表面出射，而在焦深之外的樣品內(nèi)部區(qū)域，泵浦激光束將很快發(fā)散，同時其所激發(fā)的光熱紅外輻射將急劇減弱；?

b、從被測樣品后表面出射的光熱紅外輻射通過紅外濾波器，由紅外輻射收集裝置收集后進入紅外探測系統(tǒng)上進行探測分析；

（2）、對光熱紅外輻射不透明樣品的檢測，包括有以下步驟：

a、泵浦激光束經(jīng)過高倍數(shù)、高數(shù)值孔徑光學(xué)聚焦系統(tǒng)聚焦到被測樣品上，焦點位于樣品后表面，在泵浦激光束傳輸?shù)倪^程中，泵浦激光束在樣品內(nèi)部區(qū)域、后亞表面區(qū)域和后表面都激發(fā)了光熱紅外輻射，其中，后亞表面的探測深度為α^-1cm，其中α為能夠透過紅外濾波器的光熱紅外輻射在被測樣品中的平均吸收系數(shù)；被測樣品探測深度以外的內(nèi)部區(qū)域激發(fā)的光熱紅外輻射因被被測樣品本身吸收而幾乎全部衰減，而在后亞表面區(qū)域和后表面激發(fā)的光熱紅外輻射將透過被測樣品后表面；

b、從被測樣品后表面出射的光熱紅外輻射通過紅外濾波器，由紅外輻射收集裝置收集后進入紅外探測系統(tǒng)上進行探測分析。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)表面及亞表面吸收缺陷的高分辨率檢測方法，其特征在于：所述的步驟（1）中經(jīng)過收集會聚后的光熱紅外輻射，再經(jīng)過紅外探測系統(tǒng)中的空間濾波器進一步濾除樣品內(nèi)部區(qū)域激發(fā)的弱光熱紅外輻射，最后在焦深之內(nèi)的前表面及前亞表面區(qū)域激發(fā)的強光熱紅外輻射通過紅外探測系統(tǒng)的空間濾波器進入紅外探測系統(tǒng)的紅外探測器上進行探測分析。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)表面及亞表面吸收缺陷的高分辨率檢測方法，其特征在于：所述步驟（1）中所選用的紅外濾波器和紅外探測器的波段對被測樣品是透明的。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)表面及亞表面吸收缺陷的高分辨率檢測方法，其特征在于：所述的步驟（2）中經(jīng)過收集會聚后的光熱紅外輻射，再經(jīng)過紅外探測系統(tǒng)中的空間濾波器進一步濾除被測樣品探測深度以外的內(nèi)部區(qū)域激發(fā)的殘余光熱紅外輻射，最后在樣品后亞表面區(qū)域和后表面激發(fā)的強光熱紅外輻射通過紅外探測系統(tǒng)的空間濾波器進入紅外探測系統(tǒng)的紅外探測器上進行探測分析。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)表面及亞表面吸收缺陷的高分辨率檢測方法，其特征在于：所述步驟（2）中紅外濾波器和紅外探測器的波段的選擇根據(jù)所測樣品的紅外吸收特性確定，所測樣品對所選的紅外波段強烈吸收。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)表面及亞表面吸收缺陷的高分辨率檢測方法，其特征在于：所述的經(jīng)過高倍數(shù)、高數(shù)值孔徑光學(xué)聚焦系統(tǒng)聚焦獲得的泵浦光束在樣品前表面或后表面的焦斑尺寸在微米量級。

7.光學(xué)表面及亞表面吸收缺陷的高分辨率檢測裝置，其特征在于：包括有相對被測樣品前表面設(shè)置的泵浦光源，設(shè)置于泵浦光源和被測樣品之間的高倍數(shù)、高數(shù)值孔徑光學(xué)聚焦系統(tǒng)，相對被測樣品后表面設(shè)置的紅外濾波器，依次設(shè)置于紅外濾波器后端的紅外信號收集系統(tǒng)和紅外探測系統(tǒng)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光學(xué)表面及亞表面吸收缺陷的高分辨率檢測裝置，其特征在于：所述的紅外探測系統(tǒng)是由紅外探測器及放置于其前端的空間濾波器組成。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光學(xué)表面及亞表面吸收缺陷的高分辨率檢測裝置，其特征在于：所述的泵浦光源和光學(xué)聚焦系統(tǒng)之間設(shè)置有泵浦激光束調(diào)制器和泵浦激光束整形擴束裝置。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光學(xué)表面及亞表面吸收缺陷的高分辨率檢測裝置，其特征在于：所述的光學(xué)表面及亞表面吸收缺陷的高分辨率檢測裝置還包括有用于固定樣品的裝夾掃描裝置。