[發(fā)明專利]樣品表面成像的方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880015168.6
• 申請日: 2018-02-22
• 公開（公告）號: CN110537131B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彼得·斯皮伊格;德爾·奧拉夫·霍洛瑞徹爾;沃爾弗拉姆·伊巴赫
• 申請（專利權(quán)）人: WITEC威斯森查特利什儀器和技術(shù)股份有限公司
• 主分類號: G02B21/00
• 分類號: G02B21/00;G01J3/44
• 代理公司: 北京中北知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11253
• 代理人: 焦燁鋆

本發(fā)明涉及一種借助共焦顯微鏡檢查對具有形貌的樣品表面成像的方法，特別是共焦拉曼和/或熒光顯微鏡，其中提供了一種用于產(chǎn)生拉曼散射光和/或熒光的激勵輻射的裝置，特別是第一光源，優(yōu)選地第一激光光源，以及第二裝置，特別是第二光源，優(yōu)選地第二激光光源或具有獨(dú)立于第一光源控制的焦點(diǎn)位置的超冷光二極管(SLED)。本發(fā)明的特征在于?所述第一光源發(fā)射第一波長范圍內(nèi)的光；?所述第二光源發(fā)射第二波長范圍的光；其中所述第一和第二光源的第一和第二波長范圍不重疊，并且?所述第二光源的焦平面借助通過單獨(dú)控制的焦點(diǎn)位置進(jìn)入/進(jìn)入到樣品表面上，使得，?借助所述第二光源的焦點(diǎn)位置信號建立所述樣品的形貌，和/或基于該信號使所述樣品進(jìn)入所述第一光源的焦平面。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于表面成像的方法和裝置，特別地通過使用共焦顯微鏡檢查掃描大量表面區(qū)域的具有形貌的樣品的表面。在共焦顯微鏡檢查中，表面區(qū)域的共焦圖像由位于成像平面上的檢測器生成。特別地，本發(fā)明涉及所謂的共焦拉曼和/或熒光顯微鏡或用于共焦熒光和/或拉曼顯微檢查的裝置，但不限于它們。

除了用于表面成像的方法外，特別地具有形貌的樣品表面，還描述了一種使用共焦顯微鏡檢查或共焦拉曼和/或熒光顯微鏡檢查對樣品成像的裝置。拉曼測量或熒光測量可用于用光源激勵樣品激勵，以及基于樣品激勵出的光對樣品的不同材料進(jìn)行化學(xué)成像。

背景技術(shù)

在共聚焦顯微鏡檢查中，來自光源的光在到達(dá)樣品的路徑上被引導(dǎo)通過物鏡，并且從而聚焦在樣品表面的一個基本點(diǎn)狀的區(qū)域(艾里斑)上。同時(shí)，物鏡可用于收集樣品發(fā)射的光，特別是所發(fā)射的拉曼光或熒光，并將其傳輸?shù)綑z測器。因此，借助物鏡可以在本質(zhì)上垂直于照明和/或檢測光束路徑對樣品的區(qū)域或基本點(diǎn)狀區(qū)域進(jìn)行共焦成像。如果移動了樣品或物鏡或照明，就有可能在x-y-方向上進(jìn)行掃描，從而掃描整個樣品。在共焦成像中，光源(優(yōu)選為基本點(diǎn)狀光源，優(yōu)選為激光光源)在由于光的波動性質(zhì)或基本點(diǎn)狀區(qū)域所產(chǎn)生的焦點(diǎn)上成像(阿貝條件)，理想地為樣品的一個點(diǎn)。然后，優(yōu)選地通過用相同的光學(xué)元件，即用相同的物鏡，將該像素聚焦在檢測器前面的針孔上。檢測器本身也可以表示針孔，而無需在檢測器前面放置單獨(dú)的針孔。如果共焦成像用于顯微鏡檢查，可以獲得圖像對比度的相當(dāng)大提高，因?yàn)橹挥衼碜晕镧R焦平面的光有助于成像。關(guān)于共聚焦光學(xué)顯微鏡檢查，請參考DE 199 02 234 A1，其中詳細(xì)介紹了一種具有共焦物鏡的顯微鏡。

共焦測量在許多應(yīng)用中具有優(yōu)點(diǎn)，例如拉曼和/或熒光測量，由于現(xiàn)有的散射光背景被非常強(qiáng)烈地抑制。由于僅測量來自焦平面的光，共焦顯微鏡檢查也可以在透明樣品的情況下測量在實(shí)際樣品表面以下的樣品區(qū)域。

從后公開的DE 10 2009 015 945 A1中已知一種共焦拉曼和/或熒光顯微鏡。

然而，共焦測量或共焦顯微鏡檢查中的問題是，由于漂移、形貌、樣品不均勻性、粗糙度，以及樣品的傾斜度，在掃描樣品時(shí)，要成像的平面或區(qū)域，特別是表面，往往不能保持在焦平面內(nèi)。

因此，為了獲得滿意的結(jié)果，許多應(yīng)用需要擴(kuò)展的方法和裝置用于聚焦穩(wěn)定或聚焦跟蹤待測表面。

從US5,581,082 B1中已知一種與共焦顯微鏡結(jié)合的原子力顯微鏡或掃描隧道顯微鏡。利用AFM或STM尖端，還可以特別地沿z方向掃碼樣品。