[發明專利]一種基于原子力顯微鏡的模塊式激光輔助平臺

有效

• 申請號: 202010145034.5
• 申請日: 2020-03-04
• 公開（公告）號: CN111257600B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 卓少木;張嘉榮;鄧建南;朱相優
• 申請（專利權）人: 廣州精點科技有限公司;廣東工業大學
• 主分類號: G01Q60/24
• 分類號: G01Q60/24
• 代理公司: 北京化育知識產權代理有限公司 11833
• 代理人: 尹均利

本發明公開了一種基于AFM可自動調節光斑大小的方法及其激光輔助平臺，主要應用于原子力顯微鏡的光電流的檢測，其中主要包括激光器、光束準直器、光束擴束器、光束整形器、光束輸出器、Y手動位移臺、XZB位移模組、樣品臺。所述的激光器發出的激光，經過光束準直器、光束擴束器、光束整形器、光束輸出器之后將會匯聚成一個焦點，焦點光斑將打在樣品的表面，激發樣品產生光電流反應，光斑大小可由算法自動調節，并附與手動微調位移臺，實現光斑大小和位置的精準控制。

技術領域

本發明涉及光電流檢測領域，尤其涉及一種基于AFM可自動調節光斑大小的方法及其激光輔助平臺。

背景技術

理論研究表明，一些金屬材料在一定的光照條件下，當入射光的頻率大于金屬的極限頻率，金屬會發射出電子，產生微小的電流反應。相比于其他的檢測技術，原子力顯微鏡能夠同時將樣品表面的特征和形貌表示出來，并且達到納米級別，而且原子力顯微鏡的的導電模塊也可以檢測上述的電流反應。因此在表征這種微小的電流反應，原子力顯微鏡具有獨特的優勢。導電模塊是通過導電的掃描探針針尖，采用接觸式測量方法，在獲取樣品表面形貌信息的同時，可以獲得與形貌對應的局域電導信息，使用電流測量裝置結合電流放大器來測量表面電流密度。

現有技術中，公開號為CN106546771A中國發明專利公開了一種利用導電原子力顯微鏡檢測光電轉換材料光電流信號的方法。采用鎖相放大器，鎖相放大器提供交變的驅動電壓用以驅動光源發光照射材料樣品，由于光電轉換效應樣品產生光電流，導電探針接觸樣品探測該光電流信號并將其傳輸至電流放大器得到電流放大信號。公開號為CN109116054A的中國發明專利公開了一種用于原子力顯微鏡液下測量的激光調節方法，它利用液體的毛細力在液面和夾持器之間形成的液橋，使反射光在探針和夾持器間傳播的介質僅為液體，反射光路穩定，大大縮短了激光調節的時間。

然而，雖然上述方案在一定程度上可以提供一種光電流反應的檢測方法，但是對于照射在樣品表面的光斑大小無法調節，對于比較小的樣品，或者對樣品小范圍區域，無法調小光斑。而且激光通過光纖發射出來的光方向是雜亂的，經過光束的準直之后，才會變成高斯光束，產生光電流的大小和也和入射光的強度有關。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，提供一種基于AFM可自動調節光斑大小的方法及其激光輔助平臺，在激光調節過程可以精確改變照射在樣品表面光斑的大小。

一種基于原子力顯微鏡的模塊式激光輔助平臺，包括激光器、光束準直器、光束擴束器、光束整形器、光束輸出器、XZB位移模組、Y手動位移臺、樣品臺。

所述的組件通過籠式結構，激光器發出的激光分別經過所述光束準直器、光束擴束器、光束整形器、光束輸出器之后將會匯聚成一個焦點，光斑大小可由算法自動調節，光斑的位置可由Y手動位移臺調節。

所述的光束準直器，通過光學三維調整架將光學準直器通過轉換原件固定在光學三維調整架上；

所述的于Y手動位移臺固定于最底下，用調節光斑在Y方向的位置；

所述的光束輸出組件，可以微調雙面凸透鏡的位置；

所述的XZB位移模組，由高精度的B軸旋轉軸、Z軸水平上升軸和X軸水平位移軸組成，上述的籠式結構固定在Y手動位移臺上。

作為上述方案的改進，所述的組件通過籠式結構，激光器發出的激光分別經過所述光束準直器、光束擴束器、光束整形器、光束輸出器之后將會匯聚成一個焦點，焦點光斑打在樣品表面。作為上述方案的改進，所述的裝置是在可調平的平面上運動。

作為上述方案的改進，光斑大小可由算法自動調節，即通過控制X、Z的移動和B軸的轉動，實現光斑大小的調節。

作為上述方案的改進，把調好焦點光斑大概對準中心后，通過Y微調可以使光斑打在樣品中心。