[實用新型]一種基于透射方法的散射式近場顯微光學系統

有效

• 申請號: 201822274520.8
• 申請日: 2018-12-31
• 公開（公告）號: CN209542447U
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 姚遠;耿安兵;鄒勇華;章侃;袁英豪;郭劼;周正;李淵
• 申請（專利權）人: 華中光電技術研究所（中國船舶重工集團有限公司第七一七研究所）
• 主分類號: G01N21/47
• 分類號: G01N21/47;G01N21/01
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 許美紅

本實用新型公開了一種基于透射方法的散射式近場顯微光學系統，包括照射光源、拋物面反射鏡組、樣品臺、金屬納米針、大口徑拋物面反射鏡、平面反射鏡組、拋物面反射鏡、探測器；待測樣品置于該樣品臺上，金屬納米針置于該待測樣品上方；照射光源發出的光經過拋物面反射鏡組先準直成平行光，再匯聚到樣品臺的下方，光從樣品臺透射到待測樣品上，再從金屬納米針尖處激發出散射信號，散射信號經放置在其上方的大口徑拋物面反射鏡收集，并準直輸出，準直輸出的光再經過平面反射鏡組入射到拋物面反射鏡，最終將信號匯聚到探測器上。本實用新型實現了寬波段的近場信號的產生及散射信號提取。

技術領域

本實用新型涉及精密儀器技術領域，尤其涉及一種基于透射方法的散射式近場顯微光學系統。

背景技術

近場成像是突破衍射極限，獲得亞波長分辨圖像的研究熱點之一，自設想提出以來，陸續在微波、可見光、紅外與太赫茲波等領域得到了驗證。

近場通常指距離在波長甚至是亞波長量級的區域。典型的太赫茲波近場成像多指掃描近場太赫茲波顯微，即利用局域太赫茲波在樣品近場區域進行二維網格狀掃描，收集所有待測點處信息后，交由計算機處理和重構出最終圖像，該過程所獲圖像分辨率不受波長限制，主要取決于局域孔徑或針尖的大小。根據海森堡測不準原理，為實現掃描平面方向上亞波長量級物體的分辨，該方向上的波數分量必須大于入射太赫茲波的波數，而垂直平面方向上的分量為虛數，這導致太赫茲波在其近場區域除存在傳播分量外，還同時存在隱失分量。其中，傳播場有能流傳播，但不攜帶樣品的細節信息，振幅與傳播距離成反比；而隱失場雖無能流傳播，但攜帶樣品的細節信息，振幅隨距離的增加而指數衰減。近場成像可以突破衍射極限正是因為對隱失波的獲取、利用和探測，這與受到衍射極限限制的傳統方法中，利用透鏡等光學元件對太赫茲波聚焦來提高分辨率有著顯著區別。

近場成像分為兩種模式：近場照明和近場收集。兩者區別在于用來獲取或耦合轉化隱失波的亞波長尺寸物體相對樣品的位置不同。近場照明是利用微孔或針尖局域太赫茲波，近場照射樣品；近場收集是近場直接探測受樣品精細結構散射而得的隱失場，或遠場探測其經近場微孔或針尖轉化而成的傳播場。前者的實用和推廣需先解決信號的大小問題，即如何對太赫茲波進行有效局域和增強增透；后者伴隨隱失場的衍射，故需解決近場距離的控制及太赫茲波的高效耦合與轉化大、太赫茲波透過率低的問題，但多存在背景噪聲及照明接收光路相互干擾等缺點，系統信噪比有待提高，分辨率普遍不及前者。

通常的近場成像系統中，使用光束分束鏡來實現近場信號的產生和提取，而分束鏡在寬波段很難保證一致的色散特性，這就影響了近場成像系統在寬波段的應用。

實用新型內容

通常的近場成像系統中，使用光束分束鏡來實現近場信號的產生和提取，而分束鏡在寬波段很難保證一致的色散特性，這就影響了近場成像系統在寬波段的應用，針對這一問題，本實用新型提供了一種可真正實現測量與樣品及波長無關化，寬波段的近場信號產生及散射信號提取的基于透射方法的散射式近場顯微光學系統。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：

提供一種基于透射方法的散射式近場顯微光學系統，包括照射光源、拋物面反射鏡組、樣品臺、金屬納米針、大口徑拋物面反射鏡、平面反射鏡組、拋物面反射鏡、探測器；待測樣品置于該樣品臺上，金屬納米針置于該待測樣品上方；

照射光源發出的光經過拋物面反射鏡組先準直成平行光，再匯聚到樣品臺的下方，光從樣品臺透射到待測樣品上，再從金屬納米針尖處激發出散射信號，散射信號經放置在其上方的大口徑拋物面反射鏡收集，并準直輸出，準直輸出的光再經過平面反射鏡組入射到拋物面反射鏡，最終將信號匯聚到探測器上。

接上述技術方案，照射光源發出的光為微波、可見光、紅外或太赫茲波。

接上述技術方案，照射光源的出射光為平行光或發散光束。

接上述技術方案，所述樣品臺為可移動樣品臺。