[发明专利]一种基于表面等离子体共振的高精度纳米间隙检测结构及方法

摘要

本发明提供一种基于表面等离子体共振的高精度纳米间隙检测结构及方法，属于纳米光学技术领域，可解决现有技术测量精度低，无法动态测量等问题。本发明中光源输出光经过准直镜、宽带偏振器入射到分束器；经过分束镜的透射光与纳米间隙检测结构及基底相互作用后，反射光回至分束器；经分束器反射并由透镜会聚后入射至光谱探测器，探测器将探测得到的数据传到计算机，经计算机处理得到间隙值，实现纳米间隙的检测。本发明采用光谱探测的方法可以实现纳米量级间隙的高精度动态检测，为纳米加工、纳米测量领域提供一种全新的测试技术；并有望在包括近场光学，近场物理在内的多个研究领域发挥重要作用。

主权项

一种基于表面等离子体共振的高精度纳米间隙检测结构进行检测的方法，其特征是该基于表面等离子体共振的高精度纳米间隙检测结构中光源(2‑1)输出光经过准直镜(2‑2)、宽带偏振器(2‑3)入射到分束器(2‑4)；经过分束器(2‑4)的透射光入射到具有表面等离子体共振特性的纳米间隙检测结构(2‑5)上，并与纳米间隙检测结构(2‑5)、间隙及基底(2‑6)相互作用，压电移动台(2‑7)与基底(2‑6)固定在一起，以控制间隙大小；相互作用后，部分光被反射回至分束器(2‑4)；再经分束器(2‑4)反射，并由透镜(2‑8)会聚后入射至光谱探测器(2‑9)，光谱探测器(2‑9)将探测得到的数据传到计算机(2‑10)，由计算机(2‑10)处理，读取表面等离子体共振谱中反射谷对应的波长值从而得到间隙值，实现纳米间隙的检测；所述光源(2‑1)为白光光源或宽带波长可调谐激光；所述纳米间隙检测结构(2‑5)由透明基材石英，一维金属光栅及金属纳米膜层三层构成；所述基底(2‑6)由金属纳米膜层及石英或硅基材构成；该方法包括以下步骤：步骤一：调整检测装置，使入射光平行入射至分束镜(2‑4)上；步骤二：调节宽带偏振器(2‑3)，使其输出偏振方向与纳米间隙检测结构(2‑5)中一维金属光栅线条方向垂直；步骤三：将具有表面等离子体共振特性的纳米间隙检测结构(2‑5)、基底(2‑6)、及压电移动台(2‑7)用平面反射镜代替，由平面反射镜反射的光经分束镜(2‑4)、透镜(2‑8)汇聚到光谱探测器(2‑9)，并由计算机(2‑10)记录光谱探测数据作为参考光谱存在计算机(2‑10)中；步骤四：取下平面反射镜，将纳米间隙检测结构(2‑5)、基底(2‑6)、及压电移动台(2‑7)移回光路中，移动压电移动台(2‑7)使得纳米间隙检测结构(2‑5)与基底(2‑6)之间产生一个纳米量级的间隙，透射光经纳米间隙检测结构(2‑5)、间隙及基底(2‑6)相互作用后部分反射，反射光光经分束镜(2‑4)、透镜(2‑8)汇聚到光谱探测器(2‑9)，并由计算机(2‑10)记录光谱探测数据作为初始探测光谱；步骤五：计算机(2‑10)将初始探测光谱与参考光谱进行归一化，读取表面等离子体共振谱中反射谷对应的波长值，根据理论计算得到的反射谷波长值与间隙值的对应关系，得到实际间隙值。