[发明专利]材料表征的光学技术

权利要求书

1.一种偏振拉曼光谱系统，用于定义多晶材料的参数，所述系统包括：

偏振拉曼光谱仪，

计算机控制的样本台，用于将样本定位在不同位置，以及

包括处理器和相关存储器的计算机，

其中，所述偏振拉曼光谱仪从样本上多个位置的小尺寸斑点或从所述样本上的细长线形点生成信号，并且所述处理器分析所述信号以定义所述多晶材料的所述参数。

2.根据权利要求1所述的偏振拉曼光谱系统，其中，所述多晶材料的所述参数之一是平均晶粒尺寸。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的偏振拉曼光谱系统，其中，用于从所述细长线形点生成所述信号的所述偏振拉曼光谱仪包括：

-用于生成光束的光源，

-包括光谱仪的检测单元，

-由多个透镜组成的光学系统，包括物镜和线-斑点元件，用于使照明斑点成形以便将所述细长线形点投射到所述样本上，

-连接到所述光谱仪的2-D图像传感器，所述2-D图像传感器从所述光谱仪接收所述细长线形点，并创建与所述样本上的点直接相关的线的2D图像。

4.根据权利要求3所述的偏振拉曼光谱系统，其中，所述线-斑点元件选自柱面透镜、全息光学元件和微透镜阵列。

5.根据权利要求3所述的偏振拉曼光谱系统，其中，所述光学系统是高数值孔径(NA)，以允许在单次测量中从多个位置收集所述信号。

6.根据权利要求5所述的偏振拉曼光谱系统，其中，数值孔径是能够调节的，以改变所述样本上的所述细长线形点的尺寸。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的偏振拉曼光谱系统，其中，所述处理器使用由所述2-D图像传感器创建的所述线的所述2D图像以用于(i)从所述线的所述2D图像中检索拉曼峰；(ii)生成拉曼振幅分布；(iii)确定与材料相关的所述拉曼峰的强度；(iv)根据所述拉曼峰的所述拉曼振幅分布计算标准偏差；以及(v)由此计算所述平均晶粒尺寸。

8.根据权利要求1和2中任一项所述的偏振拉曼光谱系统，其中，用于从所述样本的所述多个位置处的小斑点生成所述信号的所述偏振拉曼光谱仪包括：

-用于生成光束的光源，

-包括光谱仪的检测单元，以及

-由包括物镜的多个透镜组成的光学系统。

9.根据权利要求8所述的偏振拉曼光谱系统，其中，所述光学系统是高数值孔径(NA)，所述高数值孔径(NA)导致所述小尺寸斑点。

10.根据权利要求9所述的偏振拉曼光谱系统，其中，所述数值孔径是能够调节的，以改变所述样本上的所述小尺寸斑点的尺寸。

11.根据权利要求6和10中任一项所述的偏振拉曼光谱系统，其中，所述数值孔径能经由位于所述物镜的后焦平面处的可变孔径进行调节。

12.根据权利要求1所述的偏振拉曼光谱系统，其中，所述样本台沿X-Y轴平移，用于将所述样本定位在所述多个位置处，从而从小斑点的所述多个位置收集所述信号。

13.根据权利要求1所述的偏振拉曼光谱系统，其中，对光束进行扫描使得能够从所述样本上所述多个位置的小斑点收集所述信号。

14.根据权利要求8至13中任一项所述的偏振拉曼光谱系统，其中，所述处理器使用经由所述检测单元检测到的所述信号，以用于(i)从所述线的所述2D图像检索拉曼峰；(ii)生成拉曼振幅分布；(iii)确定与材料相关的所述拉曼峰的强度；(iv)根据所述拉曼峰的所述拉曼振幅分布计算标准偏差；以及(v)由此计算所述平均晶粒尺寸。