[發明專利]STM針尖增強光信號空間成像裝置及其成像方法

有效

• 申請號: 202011467674.4
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112611890B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 張立功;申德振;劉雷;徐海;徐輯廉
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01Q60/10
• 分類號: G01Q60/10;G01Q60/16
• 代理公司: 長春中科長光知識產權代理事務所(普通合伙) 22218
• 代理人: 高一明;郭婷

1.一種STM針尖增強光信號空間成像裝置，其特征在于，包括激光器、STM針尖、針尖壓電位移臺、樣品臺、光譜儀、鎖相放大器和前置放大器；其中，

所述樣品臺用于承載測試樣品并帶動所述測試樣品沿水平方向移動；

所述激光器用于發出激光束并聚焦于所述測試樣品表面形成光斑；

STM針尖垂直于所述測試樣品表面并指向所述光斑的中心；

所述針尖壓電位移臺用于驅動所述STM針尖垂直于所述測試樣品表面做高頻振動；其中，所述STM針尖高頻振動的振動頻率為1KHz～500KHz，當所述STM針尖處于高頻振動的最低點時，在所述測試樣品表面誘導出增強光信號；

所述光譜儀用于采集所述測試樣品表面的光信號并轉換電信號；

所述前置放大器用于對所述光譜儀轉換成的電信號進行放大；

所述鎖相放大器用于從所述前置放大器放大后的電信號中提取出與所述增強光信號同頻的信號，獲得二維空間成像。

2.根據權利要求1所述的STM針尖增強光信號空間成像裝置，其特征在于，所述STM針尖高頻振動的低點位置相距所述測試樣品表面0.1～1nm范圍，所述STM針尖高頻振動的高點位置相距所述測試樣品表面3～10nm。

3.根據權利要求1所述的STM針尖增強光信號空間成像裝置，其特征在于，驅動所述針尖壓電位移臺的波形為正弦波。

4.根據權利要求1所述的STM針尖增強光信號空間成像裝置，其特征在于，所述STM針尖高頻振動的振動頻率波動小于0.1％。

5.根據權利要求1所述的STM針尖增強光信號空間成像裝置，其特征在于，所述光譜儀的狹縫范圍為0.5nm～3nm。

6.一種STM針尖增強光信號空間成像裝置的成像方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1、通過樣品臺帶動測試樣品沿水平方向移動，同時通過激光器發出激光束，使其聚焦于所述測試樣品的表面形成光斑；

步驟S2、通過針尖壓電位移臺驅動STM針尖垂直于所述光斑的中心做高頻振動，在所述STM針尖處于高頻振動的最低點時，于所述測試樣品的表面誘導出增強光信號；其中，所述STM針尖高頻振動的振動頻率為1KHz～500KHz；

步驟S3、通過光譜儀采集所述測試樣品表面的光信號并轉換電信號，再通過前置放大器進行放大；

步驟S4、通過鎖相放大器從放大后的電信號中提取出與所述增強光信號同頻的信號，獲得二維空間成像。

7.如權利要求6所述的STM針尖增強光信號空間成像裝置的成像方法，其特征在于，所述STM針尖高頻振動的低點位置相距所述測試樣品表面0.1～1nm，所述STM針尖高頻振動的高點位置相距所述測試樣品表面3～10nm。

8.根據權利要求6所述的STM針尖增強光信號空間成像裝置的成像方法，其特征在于，驅動所述針尖壓電位移臺的波形為正弦波。

9.根據權利要求8所述的STM針尖增強光信號空間成像裝置的成像方法，其特征在于，所述STM針尖高頻振動的振動頻率波動小于0.1％。