一种用于置于液氮杜瓦瓶中样品的扫描测量位置调整系统技术方案

一种用于置于液氮杜瓦瓶中样品的扫描测量位置调整系统，包括：氦氖激光源（１），其前进的方向上依次置有光扩束器（２），光分束器（３），会聚显微物镜（４），置在液氮杜瓦瓶（６）冷头上的被测列阵样品（７），ＣＣＤ摄像机（９），以及与ＣＣＤ摄像机（９）相连的ＣＣＤ监视器（１０），所说的液氮杜瓦瓶（６）置在样品架（８）上， 其特征在于： 所说的会聚显微物镜（４）镜筒边缘有若干个发光二极管（５）； 激光光源（１）经光扩束器（２）后，进入会聚显微物镜（４），经会聚显微物镜（４）出射的激光束射入置于液氮杜瓦瓶（６）冷头上的样品（７）表面上，样品表面位于会聚物镜的焦平面上，入射样品（７）表面的激光束一部分被样品表面反射，反射光束再经会聚显微物镜成平行光，再经过分束器（３）反射至ＣＣＤ摄像机（９）上，且在ＣＣＤ摄像机（９）镜头无穷远处成光束的像，显示在ＣＣＤ监视器（１０）上；而样品表面被发光二极管（５）照明的光，经样品表面反射，在会聚显微物镜（４）无穷远处的像，经分束器反射成象于ＣＣＤ摄像机（９）的无穷远处，显示在ＣＣＤ监视器（１０）上。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于置于液氮杜瓦瓶中的焦平面列阵器件样品的扫描测量位置调整系统。具体涉及一种基于微激光束非接触式测量焦平面列阵器件样品的精密扫描测量位置调整系统。
技术介绍
利用微激光束对焦平面列阵器件在工艺过程中作光电性能检测，对优化工艺，提高器件性能以及降低成本是十分必要的。为此本专利技术人在2000年申请了中国专利00265492.X，名称为“基于激光束感应电流的微激光束扫描谱装置”该专利结构简单，对列阵器件的光电性能检测无需与读出电路连接，在器件制备工艺过程中，用扫描方式一次就可完成成千上万个单元的P-N结测量，并且对样品没有破坏。但这种测量装置对置于低温杜瓦中的样品位置调节较困难，而样品位置精确调整将影响到测量的准确性，原因是激光束对样品扫描的路线不是随意的，必须对样品P-N结列阵的两维方向扫描。如果样品暴露在外边，那么激光束落在样品上的点是可以观察的，这样可以将激光束落在样品上的P-N结上的点作为调节样品架俯仰和倾斜的标准，将样品架调节到满足当样品架平动时，激光束扫描路线与样品上的P-N结列阵两维完全一致，即达到样品架的X和Y平动方向与P-N结列阵两维方向完全一致。尽管这种方法的调节精度较差，因为激光束及样品上的P-N结是很小的，以它们作为标准显然误差较大。但对置于液氮杜瓦瓶中的样品，激光束落在样品上的点是无法观察到的，样品位置调整没有任何标准，上述调节方法根本无法适用。
技术实现思路
本技术的目的是提供一个置于液氮杜瓦瓶中的焦平面列阵器件样品的精密扫描测量位置调整系统。本技术通过如下技术方案实现激光源1，其前进的方向上依次置有光扩束器2，光分束器3，会聚显微物镜4，置在液氮杜瓦瓶6冷头上的被测列阵样品7，CCD摄像机9，以及与CCD摄像机9相连的CCD监视器10。所说的会聚显微物镜4镜筒边缘有若干个发光二极管5，用于照明置于杜瓦瓶中的样品7；所说的液氮杜瓦瓶6置于可调节俯仰和倾斜且在X-Y-Z方向上可平动的样品架8上。激光光源1经光扩束器2后，光束发散度小于0.003毫弧度，扩束后的准平行光进入会聚显微物镜4，经会聚显微物镜4出射的激光束射入置于带有样品架8的液氮杜瓦瓶6冷头上的样品7表面上，调节样品架8的Z轴，使样品表面恰好位于会聚物镜的焦平面上，入射到样品表面激光束直径为1μm左右。入射样品7表面的激光束一部分激发样品并产生感应电流；还有部分被样品表面反射，反射光束再经会聚显微物镜成平行光，再经过分束器3反射至CCD摄像机9上，且在CCD摄像机镜头无穷远处成光束的像，显示在CCD监视器10上。而样品表面被发光二极管5照明，经样品表面反射，在会聚显微物镜无穷远处的像，经分束器反射成象于CCD摄像机的无穷远处，显示在CCD监视器10上，这样在CCD监视器10上既有激光束的像又有列阵样品的像。前者是激光束在样品表面反射的像；后者是样品上的P-N结由于二极管照明，它作为“物”经会聚显微物镜和CCD摄像机所成的像，将P-N结物象作为标准，调节样品架俯仰和倾斜，经反复调节，最后当样品架调节到满足当X和Y轴平动时，激光束的扫描与P-N结列阵的行与列完全一致。这里作为调节标准的P-N结的像是由显微物镜放大及CCD摄像机放大后显示在CCD监视屏上，因此激光光斑的像及P-N结的像均十分清楚。由于调节的是以激光束沿样品表面列阵结构相一致为标准，因此调节的精度就是激光光斑大小即1μm。由二极管照明的P-N结像的光亮度应当与激光束的光强必须调节在同一水平上，一般是将反射激光的光强减弱，这是由于CCD具有弥散现象，否则将由于激光束弥散而将掩盖P-N结的像。本调整系统的最大优点是1.解决了置于液氮杜瓦瓶中被测样品位置的调节，并使其调节精度达1μm，足以满足机械扫描要求。2.本调整系统不但适合于激光束感应电流的微激光束扫描装置，同时还可以推广到其它机械上要求高精度对准上。附图说明图1为本技术的调整系统结构示意图。具体实施方式见图1的调整系统结构示意图，包括激光源1，光扩束器2，光分束器3，会聚显微物镜4，置在液氮杜瓦瓶6冷头上的被测列阵样品7，液氮杜瓦瓶6置在样品架8上，CCD摄像机9，以及与CCD摄像机9相连的CCD监视器10。激光源1为0.6328μm的氦氖激光源；光扩束器2可将Φ1mm氦氖光束扩束为Φ40mm的光束，这样可将光束的发散角改善40倍；分束器3的第一个作用是将来自激光束从样品表面上的反射光入射至CCD摄像机，分束器3的第二个作用是将被发光二极管5所照明的样品7上P-N结物像经会聚物镜4入射至CCD摄像机9；会聚显微物镜4为长工作距离显微物镜，工作距离约10mm，这是由于样品置于液氮杜瓦瓶中，样品必须与杜瓦瓶窗口有一些距离，以保证样品具有较低的温度，会聚显微物镜放大倍数为50；会聚显微物镜4镜筒边缘围绕有若干个发光二极管5，用于照明置于杜瓦瓶中的样品7。权利要求1.一种用于置于液氮杜瓦瓶中样品的扫描测量位置调整系统，包括氦氖激光源(1)，其前进的方向上依次置有光扩束器(2)，光分束器(3)，会聚显微物镜(4)，置在液氮杜瓦瓶(6)冷头上的被测列阵样品(7)，CCD摄像机(9)，以及与CCD摄像机(9)相连的CCD监视器(10)，所说的液氮杜瓦瓶(6)置在样品架(8)上，其特征在于所说的会聚显微物镜(4)镜筒边缘有若干个发光二极管(5)；激光光源(1)经光扩束器(2)后，进入会聚显微物镜(4)，经会聚显微物镜(4)出射的激光束射入置于液氮杜瓦瓶(6)冷头上的样品(7)表面上，样品表面位于会聚物镜的焦平面上，入射样品(7)表面的激光束一部分被样品表面反射，反射光束再经会聚显微物镜成平行光，再经过分束器(3)反射至CCD摄像机(9)上，且在CCD摄像机(9)镜头无穷远处成光束的像，显示在CCD监视器(10)上；而样品表面被发光二极管(5)照明的光，经样品表面反射，在会聚显微物镜(4)无穷远处的像，经分束器反射成象于CCD摄像机(9)的无穷远处，显示在CCD监视器(10)上。专利摘要本技术公开了一种用于置于液氮杜瓦瓶中样品的扫描测量位置调整系统，包括激光源，其前进的方向上依次置有光扩束器，光分束器，会聚显微物镜，置在带有样品架的液氮杜瓦瓶冷头上的被测列阵样品，CCD摄像机，以及与CCD摄像机相连的CCD监视器。其特征在于所说的会聚显微物镜镜筒边缘置有若干个发光二极管，用于照明置于杜瓦瓶中的样品，解决了激光束落在杜瓦瓶中样品上的点无法观察到的矛盾，使样品位置调节精度达1μm，足以满足机械扫描要求。本调整系统不但适合于激光束感应电流的微激光束扫描装置中样品位置的调整，同时还可以推广到其它机械上要求高精度对准上。文档编号G01N1/42GK2556630SQ02265130公开日2003年6月18日 申请日期2002年6月28日 优先权日2002年6月28日专利技术者茅文英, 孙全, 褚君浩 申请人:中国科学院上海技术物理研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于置于液氮杜瓦瓶中样品的扫描测量位置调整系统，包括：氦氖 激光源(1)，其前进的方向上依次置有光扩束器(2)，光分束器(3)，会聚显微物镜 (4)，置在液氮杜瓦瓶(6)冷头上的被测列阵样品(7)，CCD摄像机(9)，以及与CCD 摄像机(9)相连的CCD监视器(10)，所说的液氮杜瓦瓶(6)置在样品架(8)上， 其特征在于： 所说的会聚显微物镜(4)镜筒边缘有若干个发光二极管(5)； 激光光源(1)经光扩束器(2)后，进入会聚显微物镜(4)，经会聚显微物镜(4) 出射的激光束射入置于液氮杜瓦瓶(6)冷头上的样品(7)表面上，样品表面位于会 聚物镜的焦平面上，入射样品(7)表面的激光束一部分被样品表面反射，反射光 束再经会聚显微物镜成平行光，再经过分束器(3)反射至CCD摄像机(9)上，且 在CCD摄像机(9)镜头无穷远处成光束的像，显示在CCD监视器(10)上；而样品 表面被发光二极管(5)照明的光，经样品表面反射，在会聚显微物镜(4)无穷远处 的像，经分束器反射成象于CCD摄像机(9)的无穷远处，显示在CCD监视器(10) 上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：茅文英，孙全，褚君浩，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所，
类型：实用新型
国别省市：