案例1:真空遠(yuǎn)程拉曼系統(tǒng)
該案例的應(yīng)用場景為:
1.待檢測樣品樣品放置真空腔室內(nèi)，
需要進(jìn)行顯微觀察顯微觀察同時(shí)，希望通過光激發(fā)
和收集模塊獲取熒光或拉曼信號。
2.樣品圓盤邊緣向內(nèi)0-10mm為觀測區(qū)域，由于轉(zhuǎn)軸遮擋，需要斜向45度進(jìn)行成像。
3.希望可以通過顯微成像，找到劃痕區(qū)域，并對相應(yīng)位置沾染的微量潤滑油的拉曼信號進(jìn)行收集。
光學(xué)部分設(shè)計(jì)概述
1.顯微視覺部分:通過環(huán)形照明燈，透過真空光窗對樣品進(jìn)行均勻照明。鏡頭采用100mm等效焦距，工作距離95至120mm可調(diào);物:像放大倍率為1:0.75，理論分辨率為
0.005mm，實(shí)測分辨率0.006mm(詳見第2.2節(jié)圖像分辨率測試)。彩色傳感器為2000萬像素1時(shí)畫幅，對應(yīng)成像的范圍為17.6x11.8mm。
2.光激發(fā)與拉曼光譜收集:激光器通過光線分束器耦合進(jìn)一根光纖跳線中，激光從光纖端面照射到顯微鏡中的分光鏡并通過鏡頭聚焦到樣品的表面，再通過鏡頭收集熒光或拉曼信號回到光纖中，并傳輸?shù)絾紊珒x和光譜CCD中采集拉曼光譜。這種通過鏡頭以共焦方式施加激發(fā)光的方案優(yōu)勢在于:1、通過鏡頭的聚焦，可以更加準(zhǔn)確地控制光斑的大小和位置;2、所有對于激發(fā)光的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)全部在大氣中，方便調(diào)節(jié)，省去了真空中的光纖探針和相應(yīng)的位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。通過這種方式引入單色激發(fā)光的效果詳見第2.3節(jié)
3.機(jī)械調(diào)節(jié)裝置:裝配一維電動平移臺，使整個(gè)鏡頭的焦點(diǎn)可沿著樣品圓盤表面平動，通過成像尋找表面的劃痕等目標(biāo)，掃描光譜的分布等。裝配對焦、橫向調(diào)節(jié)和俯仰調(diào)節(jié)等手動調(diào)節(jié)維度，方便客戶將激光光斑聚焦于目標(biāo)位置。
4.可定制探入式光窗，與客戶的真空腔體連接，可容納鏡頭在內(nèi)部水平移動10mm的空間，適配高真空<10-4Pa
該套光學(xué)配置的理論分辨率為0.005mm，通過THORLABS的USAF1951標(biāo)準(zhǔn)分辨率板測試，如上圖中的右圖所示，能最小分辨的線對編號為右圖虛線框中的“6-3”對照如下1951 USAF測試靶的表格
其分辨率為80.6lp/mm，對應(yīng)空間分辨率為1mm/(80.6*2)=0.006mm。
5.對樣品圓盤表面的側(cè)向成像實(shí)驗(yàn)
實(shí)測可見清晰區(qū)域約0.5mm范圍:
6.引入激光光斑測試
實(shí)測可見清晰區(qū)域約0.5mm范圍:
圖3綠色激發(fā)光聚焦到PCB電路板標(biāo)尺的顯微像
通過芯徑100um的多模光纖將波長為520nm的綠色激光引入該套光學(xué)系統(tǒng)中，聚焦于PCB電路板，效果如下面兩張圖所示。其中圖3中的綠色激光光點(diǎn)聚焦到了PCB版的標(biāo)尺部分(位于13mm和14mm刻度線之間)，每一小格為1mm，實(shí)測的光斑直徑約120um。圖4中的綠色激光光點(diǎn)聚焦到了EMMC BGA169封裝結(jié)構(gòu)的電極點(diǎn)陣的區(qū)域，其中相鄰電極間距為0.5mm，一個(gè)電極盤的直徑約60um。
圖4綠色激發(fā)光來焦到EMMC BGA169封裝的電極點(diǎn)陣的顯微照片
7.拉曼光譜信號的采集實(shí)驗(yàn)
案例一:真空潤滑油案例預(yù)調(diào)試結(jié)果:真空內(nèi)的半導(dǎo)體材料信號捕捉
光路結(jié)構(gòu)示意圖
可定制探入式光窗，與客戶的真空腔體連接，可容納鏡頭在內(nèi)部水平移動10mm的空間，適配高真空<10-4Pa
案例2:超高真空顯微高分辨拉曼系統(tǒng)
用戶把制備后的樣品通過真空互聯(lián)運(yùn)輸?shù)搅硗庖粋€(gè)真空腔室，進(jìn)行真空中的Raman光譜測試，以及通過真空掃描臺實(shí)現(xiàn)Raman光譜Mapping
325、532、785激發(fā)時(shí)的拉曼信號
樣品編號:W45-1 GP/Si
測試區(qū)域:Si(一階拉曼峰)
13810146393
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