一种与光电倍增管大光敏面匹配的大数值孔径的散射光聚光镜。本发明专利技术由第一平凸透镜和第二平凸透镜的凸面相对，并固定在套筒内而构成。所述的透镜采用高折射率材料制成。本发明专利技术散射光聚光镜应用于倾斜入射激光扫描散射检测中，具有工作距离长、数值孔径大、信噪比高而且结构简单、光损耗小、造价低等优点。并已经检测到硅片表面０．２微米的缺陷，其信噪比大于２０。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光电倍增管，特别是一种与光电倍增管大光敏面匹配的大数值孔径的散射光聚光镜(以下简称为散射光聚光镜)，可以应用于倾斜式入射激光扫描散射检测等需要收集散射光的领域。
技术介绍
目前，在激光扫描散射检测领域主要采用倾斜式入射，其散射光靠各类物镜进行收集。物镜可以将散射光聚焦到很小一点，但是大部分的物镜工作距离很小，只有几个毫米甚至零点几个毫米量级，比如40倍物镜的工作距离只有0.5mm，这会带来一系列弊端。由于物镜离散射面非常近，对倾斜入射(70°)的散射检测系统来说是无法使用的，阻碍激光束的倾斜入射。若选用长工作距离的物镜，数值孔径很小，集光性能差。另外，普通物镜的构成也很复杂，一般都由好几块甚至十几块透镜组成，比如专利88109146.4公开的10倍物镜就由7块透镜组成，如图4所示，用于收集散射光的话，不但给加工和装配带来很大麻烦，而且光损耗大、造价高。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供一种与光电倍增管大光敏面匹配的大数值孔径的散射光聚光镜，以解决现有物镜工作距离小、结构复杂、损耗大等问题。本专利技术的技术解决方案如下一种与光电倍增管大光敏面匹配的大数值孔径的散射光聚光镜，特点在于它是由第一平凸透镜和第二平凸透镜的凸面相对，并固定在套筒内而构成，所述的第一平凸透镜的尺寸略小于第二平凸透镜，第一平凸透镜的直径为27～31mm，厚度为10～14mm，曲率半径为13～17mm；第二平凸透镜的直径为30～34mm，厚度为14～18mm，曲率半径为16～20mm。同现有技术相比，本专利技术具有以下技术特点1.第一平凸透镜和散射面的距离(即工作距离)为7～15mm，其数值孔径N.A大于0.7。2.两个凸面相对的平凸透镜可以将四面八方的散射光收集并汇聚于光电倍增管内，而且汇聚的光斑尺寸小于光电倍增管光敏面尺寸，因此可以完全被光电倍增管接收。3.本专利技术散射光聚光镜的结构简单，仅由第一平凸透镜和第二平凸透镜组成，这两块平凸透镜的凸面朝平行光线，平面朝汇聚光线，此时球差小，聚光镜聚焦性能好。附图说明图1是本专利技术与光电倍增管大光敏面匹配的大数值孔径的散射光聚光镜的结构示意图；图2是本专利技术散射光聚光镜在硅片表面缺陷检测中的使用状态图；图3是本专利技术聚光镜的集光性能示意图；图4为某10倍物镜结构示意图。具体实施例方式下面结合附图说明本专利技术的技术解决方案。图1是与光电倍增管大光敏面匹配的大数值孔径的散射光聚光镜的结构示意图，由图可见，本专利技术的与光电倍增管大光敏面匹配的大数值孔径散射光聚光镜，是由第一平凸透镜7和第二平凸透镜9的凸面相对，并固定在套筒8内而构成，所述的第一平凸透镜7的尺寸略小于第二平凸透镜9，第一平凸透镜7的直径为27～31mm，厚度为10～14mm，曲率半径为13～17mm；第二平凸透镜9的直径为30～34mm，厚度为14～18mm，曲率半径为16～20mm。具体实施例的工艺参数如下表所示。现仅以实施例1来加以说明，其它实施例的情况，与实施例1相似，主要参数列于上述表中，恕我在此不再赘述。 图2是本专利技术散射光聚光镜在硅片表面缺陷检测中的使用状态图。激光束通过平面反射镜1转折后斜入射到基片表面2产生散射光，在基片表面2正上方放置一本专利技术由第一平凸透镜7和第二平凸透镜9组成的散射光聚光镜，对散射光进行收集，并汇聚于大光敏面光电倍增管10探测器内，光电倍增管10出来的电信号由计算机11进行分析处理。基片表面2和光电倍增管10的光敏面分别位于所述的散射光聚光镜的两个焦平面上。第一平凸透镜7和第二平凸透镜9的凸面相对，并固定在套筒8里。基片2的扫描检测通过电机5(2台)和导轨4分别进行转动和平动。驱动器3为电机驱动源。第一平凸透镜7和第二平凸透镜9的凸面朝平行光线，平面朝汇聚光线，此时球差小，聚光镜聚焦性能好。该聚光镜系统只由两块镜片组成，结构简单、光学损耗小。因为光电倍增管的光敏面尺寸都比较大(一般为6mm×20mm)，不要求很小的聚焦光斑直径，因此本专利技术的散射光聚光镜所收集的散射光可以被光电倍增管10完全接收。图3为本专利技术散射光聚光镜的集光性能示意图，从图中可以看出，它能将某一点的散射光汇聚于光电倍增管10的光敏面所能接收的范围内。图4为现有技术的物镜系统，由七块透镜组成，结构复杂，数值孔径小，而且工作距离很小，无法装配，不利于激光束的倾斜入射，不能使用在倾斜入射光散射检测系统。在使用例中，波长为532nm的激光束经平面反射镜1转折后以70°角入射在基片表面2上，在基片表面2正上方放置本专利技术散射光聚光镜。基片表面2和光电倍增管10分别位于聚光镜组的两个焦平面上，光电倍增管10出来的电信号由计算机11进行分析处理并对缺陷颗粒进行计数。第一平凸透镜7距基片表面2的距离，即工作距离为12mm。基片2扫描检测通过电机5(2台)和导轨4分别进行转动和平动。驱动器3为电机驱动源。所使用的光电倍增管选用日本滨松公司(HAMAMATSU)生产的CR131-01型PMT模块及CC143-03高压模块，其光敏面尺寸为8mm×24mm。本专利技术实施例1，平凸透镜采用高折射率材料ZK11，两面均镀532nm增透膜，散射光透过率为99％，第一平凸透镜7直径为29mm，厚度为12mm，曲率半径为15.3mm，第二平凸透镜9直径为32mm，厚度为15.6mm，曲率半径为18.64mm。聚光镜总长82.9mm，这样不仅使整个结构简单、紧凑、光损耗小、造价低，而且更重要的是数值孔径N.A可达0.75，可以更有效的收集散射光。汇聚后的光斑直径为Φ4.5mm，远小于光电倍增管光敏面尺寸，可完全被光电倍增管接收。本专利技术散射光聚光镜应用于倾斜入射激光扫描散射检测中，具有工作距离长、数值孔径大、信噪比高而且结构简单、光损耗小、造价低等优点。并已经检测到硅片表面0.2微米的缺陷，其信噪比大于20。取得了满意的实验结果。权利要求1.一种与光电倍增管大光敏面匹配的大数值孔径散射光聚光镜，其特征在于它是由第一平凸透镜(7)和第二平凸透镜(9)的凸面相对，并固定在套筒(8)内而构成，所述的第一平凸透镜(7)的尺寸略小于第二平凸透镜(9)，第一平凸透镜(7)的直径为27～31mm，厚度为10～14mm，曲率半径为13～17mm；第二平凸透镜(9)的直径为30～34mm，厚度为14～18mm，曲率半径为16～20mm。全文摘要一种与光电倍增管大光敏面匹配的大数值孔径的散射光聚光镜。本专利技术由第一平凸透镜和第二平凸透镜的凸面相对，并固定在套筒内而构成。所述的透镜采用高折射率材料制成。本专利技术散射光聚光镜应用于倾斜入射激光扫描散射检测中，具有工作距离长、数值孔径大、信噪比高而且结构简单、光损耗小、造价低等优点。并已经检测到硅片表面0.2微米的缺陷，其信噪比大于20。文档编号G02B3/00GK1740841SQ20051002967公开日2006年3月1日 申请日期2005年9月15日 优先权日2005年9月15日专利技术者程兆谷, 高海军, 张志平, 曾爱军 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种与光电倍增管大光敏面匹配的大数值孔径散射光聚光镜，其特征在于它是由第一平凸透镜（７）和第二平凸透镜（９）的凸面相对，并固定在套筒（８）内而构成，所述的第一平凸透镜（７）的尺寸略小于第二平凸透镜（９），第一平凸透镜（７）的直径为２７～３１ｍｍ，厚度为１０～１４ｍｍ，曲率半径为１３～１７ｍｍ；第二平凸透镜（９）的直径为３０～３４ｍｍ，厚度为１４～１８ｍｍ，曲率半径为１６～２０ｍｍ。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：程兆谷，高海军，张志平，曾爱军，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。