[實用新型]一種三位一體薄膜測試裝置

有效

• 申請號: 201420607407.6
• 申請日: 2014-10-20
• 公開（公告）號: CN204154647U
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發明（設計）人: 董亞明;劉云芳;黃春雨;劉婷;胡秀濤;王俠;任雪莉
• 申請（專利權）人: 上海師范大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;G01N21/55;G01Q30/20;G01Q60/24;G01B11/06;G01B11/245
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 周云

技術領域

本實用新型屬于納米測試技術，具體地說是一種將拉曼光譜儀(RMS)、原子力顯微鏡(AFM)和表面等離子共振光譜儀(SPR)三種儀器實時共同聯用的裝置。

背景技術

RMS是20世紀90年代發展起來的分析儀器。其工作原理為：當一束激光照射到樣品上，樣品分子可以使入射光發生散射，這種散射會使部分光不僅改變了傳播方向，而且頻率也改變了。這種現象稱之為拉曼散射。由于散射光的波長不同于入射光波長，而且帶有構成樣品的分子信息，現代技術將激光拉曼光譜法用于有機化學、生物化學、環境化學、醫學、材料科學等領域并成為確定分子結構的有力工具。

AFM：是上世紀80年代發展起來的一種利用原子,分子間的相互作用力來觀察物體表面微觀形貌的新型實驗技術。它有一根納米級的探針,被固定在可靈敏操控的微米級彈性懸臂上。當探針很靠近樣品時，其頂端的原子與樣品表面原子間的作用力會使懸臂彎曲，偏離原來的位置。根據掃描樣品時探針的偏離量或振動頻率改變構建三維圖像，就能間接獲得樣品表面的形貌或原子成分。

SPR是20世紀90年代發展起來的，應用SPR原理可以檢測薄膜厚度并可以確定該薄膜材料的折射率的一種新技術。在金屬(Au、Ag等)與介質薄膜界面上，一激光以合適的角度入射并通過棱鏡偶合，會在界面上發生表面等離子共振。共振發生時表面等離子體吸收入射光的大部分能量，導致反射光強出現一個最低值。改變入射光的頻率，還可確定薄膜的折射率。在知道薄膜的折射率的情況下，如果對有膜和無膜的地方分別測試共振入射角，可通過所得兩角之差計算出薄膜厚度。SPR對薄膜厚度極為敏感，可達亞納米級。

目前RMS與AFM聯用的儀器(Horiba?Jobin?Yvon?LabRa，Ramanm和Bioscope?AFM)已經由德國Bruker公司生產并用于氮化鎵納米導線的研究?^[1]。RMS與SPR的聯用可以使表面信號增強^[2]。但是，將這三種儀器一起聯用目前還沒有報道，因此本實用新型就是將這三種儀器聯用并充分發揮其功能。

[1]N.Marquestaut,D.Talaga,L.Servant,P.Yang,P.Pauzauskie?and?F.Lagugné?Labarthet,Imaging?of?single?GaN?nanowires?by?tip-enhanced?Raman?spectrosdopy,Journal?of?Raman,(2009),40(10),1441-45.?

[2]劉鈺,徐抒平,唐彬和徐蔚青，表面等離子體共振與表面增強拉曼散射相關性研究光散射學報2010年01期。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種裝置使RMS、AFM和SPR可以三位一體聯合測試薄膜樣品并確定樣品的分子結構、表面形貌、薄膜厚度和薄膜材料的折射率。

本實用新型的目的是這樣實現的：

所述的拉曼光譜儀、原子力顯微鏡、表面等離子共振光譜儀三位一體薄膜測試裝置，包括拉曼光譜儀、原子力顯微鏡、表面等離子共振光譜儀各一臺，其特征在于，還包括一樣品臺，所述樣品臺由一矩形玻璃襯底、一半圓棒棱鏡和一半透明金屬膜組成，半透明金屬膜鍍在玻璃襯底上側，半圓棒棱鏡的矩形面緊密貼合于玻璃襯底下側；拉曼光譜儀的光源以及信號采集裝置均設置在樣品臺的上方，表面等離子共振光譜儀的光源設置在樣品臺的下方，原子力顯微鏡設置于樣品臺上方。為了不影響拉曼光譜測測試效果，拉曼光譜測試時可將原子力顯微鏡的探針移出測試區域。

所述玻璃片優選K9玻璃片；

所述半透明金屬膜優選Au、Ag膜，厚度優選38-40nm；

所述半圓棒棱鏡的矩形面小于與其貼合的玻璃襯底側面。

上述方案中的玻璃襯底可以任意換取，而且待測樣品薄膜可以提前或直接在金屬膜上制備。