[发明专利]微纳光谱成像装置

说明书

 

技术领域

本发明属于成像技术领域，涉及一种微纳光谱成像系统。

 

背景技术

随着纳米科学技术的发展，半导体纳米晶体由于其独特的物理和化学特性，尤其是在光学和生物学方面，日益显示出巨大的学术价值和良好的商业前景。半导体纳米晶体的结构导致了它具有尺寸量子效应和节点限域效应并由此派生出半导体纳米晶体独特的发光特性。

发光是电磁波、带电粒子、电能、机械能及化学能等作用到物质上被转化为光能的现象。电致发光，是指一种直接将电能转化为光能的发光现象，主要是荧光体在外加电场作用下的自发光现象；光致发光，是指电子在外界电磁振动的激发下，从低能态跃迁到高能态，但高能态一般不稳定，会跃迁到低能态并发出光子的现象。

电致发光和光致发光晶体因其优越的物理性能、重要应用及其广阔的发展前景在半导体纳米晶体的研究中备受关注。随着近代图像显示、信息处理和特种照明等新技术的发展，工业生产对电致发光和光致发光晶体的发光性能的要求越来越高。现阶段的研究主要集中在电致发光和光致发光晶体的亮度提高、色度性能改善和使用寿命的延长等方面，利用成像技术来表征电致发光和光致发光晶体特性是目前常用的方法。

 

发明内容

技术问题：本发明提供一种利用成像和获取样品角分辨反射傅里叶信息的方法测量光致发光和电致发光晶体，可减少光通量损失，提高信噪比，更为有效和精确的微纳光谱成像装置。       

技术方案：本发明的微纳光谱成像装置，包括入射光路和用于接收样品的反射光并进行成像的反射光路；入射光路包括沿水平方向依次设置的光源装置、准直物镜、第一光阑、线性偏振片、可移除凸透镜、分光片和垂直光路，垂直光路包括沿垂直方向从上至下依次设置的第一反光镜、物镜和样品台，分光片的反射面面向第一反光镜并与光路反射方向45°设置，第一反光镜的反射面面向物镜并与光路入射方向45°设置，物镜的出射方向对准放置和调整样品的样品台，第一反光镜和物镜同时是反射光路的组成部分。

反射光路包括物镜、第一反光镜、分光片、沿分光片的反射方向依次设置的第一凸透镜、第二光阑、第二反光镜、第二凸透镜、可移除反光镜和光谱仪，以及沿可移除反光镜的反射方向依次设置的第三凸透镜和CCD成像装置，第二反光镜与光路入射方向45°设置，可移除反光镜的反射面与光路入射方向45°设置，物镜的后焦面与第一凸透镜的光程等于第一凸透镜的焦距f8，第一凸透镜的焦点落在第二光阑上，第二光阑和第二凸透镜的光程等于第二凸透镜的焦距f11，光谱仪的光纤探测头在电机的控制下能够垂直于入射光线轴线运动，实现接收不同角度样品的傅里叶信息。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：      

本发明通过在光路中采用垂直光路，能够在样品台上水平放置需要加入电极的电致发光晶体以及光致发光晶体，主要实现光致发光晶体和电致发光晶体的成像，并可获取晶体角分辨傅里叶反射信息，从而对光致发光晶体和电致发光晶体的亮度、色度等特性进行表征。其中光致发光晶体的测量可通过改变光源实现。

本发明通过在入射光路中加入不同放大倍数的准直物镜和物镜来改变光斑大小，准直物镜起到准直光线作用，第一物镜起到聚焦的作用，准直物镜和第一物镜放大倍数的比例为光斑的放大倍数。可根据样品的大小，通过改变准直物镜和第一物镜放大倍数的比例，改变光斑的大小。

本发明在反射光路接收端加入电机，并通过LabVIEW程序控制电机移动光纤探测器垂直于光路轴线运动，不同位置可得到不同角度的傅里叶信息，通过光谱仪显示不同角度下的样品傅里叶信息，通过分析可得到样品的反射和透射特性。

本发明通过在入射光路加入偏振片，使入射到样品的光为偏振光，有些晶体对偏振光非常敏感，可用于偏振光下晶体的表征；同时当使用激光光源时，起到衰减光源保护晶体的作用。

本发明在反射光路加入可移除反光镜，能够使CCD成像装置和光纤探测器装置相互切换，使用可移除反光镜时，探测器装置被屏蔽，CCD成像装置用于拍摄样品实像，移除反光镜时，CCD成像装置被屏蔽，探测器装置用于检测样品角分辨反射傅里叶信息，减少了使用分光片造成的光通量损失，提高了信噪比。

 

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图。

图2为垂直光路的结构示意图。