[发明专利]一种用于原子力显微镜检测微孔形状时的透射照明装置

说明书

技术领域

本发明属于光学技术领域，特别涉及一种用于原子力显微镜检测微孔形状时的透射照明装置。

背景技术

原子力显微镜的原理是将一个尖锐的针尖装在一个对微弱力非常敏感的微悬臂上，并使之与待测样品表面有某种形式的接触，通过压电陶瓷三维扫描控制器驱动针尖进行扫描。作用在样品与针尖之间的范德华力使微悬臂发生形变，形变量可以用光杠杆或者隧道电流的方法进行检测，最终将形变信号转换成电信号，并反馈给扫描器的控制电路以改变扫描器的Z轴驱动电压，使扫描器在垂直方向上移动，从而调整针尖与样品之间的距离，使微悬臂弯曲的形变量在水平方向的扫描过程中维持恒定，也就是使探针和样品之间的作用力保持恒定。在此反馈机制下，记录探针扫描样品表面的整个过程中扫描器Z轴驱动电压的变化就可以得到样品的表面形貌。原子力显微镜具有很高分辨率，但同时也存在视场小的问题，解决这个问题的方法是在原子力显微镜上加装观察用光学显微镜和电视摄像系统。光学显微镜的视场远大于原子力显微镜的视场，在检测样品时，可以首先使用光学显微镜找到检测区域，然后用原子力显微镜扫描成像。目前用在原子力显微镜上的光学显微镜照明方式都是反射式照明。

有一类样品是在不透明的基底上加工出微孔，微孔的直径是亚微米量级，而基底的尺寸要到毫米量级。使用原子力显微镜检测该类样品时首先要找到微孔的位置。图1是被检测的样品的结构示意图，由图可见，该样品是在透明玻璃基底1-1上蒸镀一层隔光金属层1-2，然后在金属层1-2上加工出一个直径为亚微米量级的微孔1-3。如图2所示，当使用反射式照明系统观察被检测样品1上的微孔1-3时，受限于光学显微镜的分辨能力和样品表面灰尘或瑕疵的影响，不能快速准确的找到小孔位置，往往需要对可疑的灰尘点或者瑕疵点进行逐一原子力显微镜扫描，才能找到真正的目标的微孔。如图3所示，在反射式照明条件下原子力显微镜上的光学显微镜视场中观察到的现象，很显然，无法准确判断微孔的位置，只能通过原子力显微镜逐一扫描可能点判断，给检测过程带来极大不便，浪费大量时间。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有原子力显微镜上具有反射式照明的光学显微镜系统在检测不透明基底上微孔时受限于光学显微镜的分辨能力和样品表面灰尘和瑕疵的影响而提供一种透射式照明装置。

一种用于原子力显微镜上光学显微镜系统的透射式照明装置，该装置包括光源、第一聚光镜组、第一可变光阑、第二可变光阑、第二聚光镜组和光路转折镜；所述光源，第一聚焦镜组，第一可变光阑，第二可变光阑和第二聚焦镜组共轴放置，光轴水平，所述转折镜与光轴成45°夹角；所述第一聚光镜位于光源之后，所述第一可变光阑位于第一聚光镜组之后，靠近第一聚光镜组的后表面，所述第二可变光阑位于第一聚光镜组对光源成像的位置，所述第二聚光镜组位于第二可变光阑之后，所述转折镜位于第二聚光镜组之后。

有益效果：本发明采用透射式照明装置，实现快速找到微孔位置，缩短检测时间，克服了现有原子力显微镜上光学显微镜观察系统应用反射照明装置时检测不透明样品上透明微孔时的不足。

附图说明

图1是被检测样品的结构示意图；

图2是现有原子力显微镜上光学显微镜的反射式照明装置示意图；

图3是应用反射式照明装置时原子力显微镜上光学显微镜观察到的结果；

图4是本发明透射式照明装置光学结构示意图；

图5是应用本发明透射式照明时原子力显微镜上光学显微镜观察到的结果。

其中，1、被检测样品，1-1、玻璃基底，1-2、不透明材料，1-3、微孔，2、光源，3、第一聚光镜组，4、第一可变光阑，5、第二可变光阑，6、第二聚光镜组，7、转折镜。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的具体实施方式。