材料微区光学性质测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及材料光学性质测量技术领域，具体涉及一种材料微区光学性质测量装置，该装置包括第一光源、反射光学通道、透射光学通道、信号测量通道和信号处理系统；第一光源，用于为反射光学通道和透射光学通道提供入射光；反射光学通道，用于传输材料微区的反射光信号；透射光学通道，用于传输材料微区的透射光信号；信号测量通道，用于获取材料微区的反射信号和透射信号的光谱和成像信息；信号处理系统，基于反射信号和透射信号的光谱和成像信息，对材料微区的原位成像

【技术实现步骤摘要】
材料微区光学性质测量装置


[0001]本专利技术是关于一种材料微区光学性质测量装置，涉及材料光学性质测量


技术介绍

[0002]材料的光学性质不仅是材料对入射光响应情况的简单描述，而且能够提供材料内部的应力状态、畴结构、晶体学取向等重要信息。获取材料的光学性质是指导人们分析、设计、制造先进材料和元器件的重要手段。
[0003]当前，对材料光学性质的分析主要基于较为宏观的尺度，例如显微镜、光谱分析仪、椭偏仪等。随着科学技术的发展，材料在微纳尺度的光学性质不断成为科学界和工业界的关注点。因此，对材料微区的光学特性进行系统分析和表征显得尤为迫切，相应的装置和设备也亟待发展。
[0004]现有技术实现材料微区的光学测试的技术手段多是针对单一功能、或是难以原位成像
‑
测试一体化、或是设计到复杂精密的探针元件等，无法对材料微区光学性质进行系统、全面、快捷、原位分析测量。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种材料微区光学性质测量装置，能够对材料微区反射成像或透射成像的同时进而得到材料微区的光谱响应、光学常数、色散关系、晶体学取向分布及应力状态等信息。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种材料微区光学性质测量装置，该装置包括第一光源、反射光学通道、透射光学通道、信号测量通道和信号处理系统；
[0007]所述第一光源，用于为所述反射光学通道和透射光学通道提供入射光；
[0008]所述反射光学通道，用于传输材料微区的反射光信号；
[0009]所述透射光学通道，用于传输材料微区的透射光信号；
[0010]所述信号测量通道，用于获取材料微区的反射信号和透射信号的光谱和成像信息；
[0011]信号处理系统，基于反射信号和透射信号的光谱和成像信息，对材料微区的原位成像
‑
原位光谱进行分析，完成材料微区光学性质测量。
[0012]所述的材料微区光学性质测量装置，进一步地，所述反射光学通道和透射光学通道采用同一光源，通过在所述入射光源的出光口设置第一分光模块将光源发出的光分为两路光，一路发射到所述反射光学通道，一路发射到所述透射光学通道；或者，所述反射光学通道和透射光学通道分别采用独立光源。
[0013]所述的材料微区光学性质测量装置，进一步地，所述反射光学通道包括第一反光镜、第一分光镜和物镜；
[0014]所述第一光源发出的光经所述第一反光镜和第一分光镜通过所述物镜照射到材
料微区，材料微区表面的反射信号通过所述物镜收集通过所述第一分光镜发射到所述信号测量通道。
[0015]所述的材料微区光学性质测量装置，进一步地，所述透射光通道包括第二反射镜和聚光透镜；
[0016]入射光信号通过所述第二反射镜和所述聚光透镜透过材料微区后，通过所述物镜接收透射信号，透射信号通过所述第一分光镜后发射到所述信号测量通道。
[0017]所述的材料微区光学性质测量装置，进一步地，所述信号测量通道包括第一透镜、光阑、第二分光模块、第二透镜、光谱仪、第三透镜和相机；
[0018]经所述第一分光镜出射的材料微区反射或透射信号依次通过所述第一透镜和光阑发射到第二分光模块，经所述第二分光模块透射的光经第二透镜聚焦到所述光谱仪获取原位光谱信号；
[0019]经所述第二分光模块反射的光通过所述第三透镜发射到所述相机获取原位成像信号。
[0020]所述的材料微区光学性质测量装置，进一步地，所述光阑尺寸与材料微区尺寸相匹配，所述光阑放置于像平面处，限制透过所述光阑的材料微区光信号。
[0021]所述的材料微区光学性质测量装置，进一步地，该装置还包括有偏振控制元件和偏振检测元件；
[0022]所述偏振控制元件，被配置为选用不同偏振态的入射光作为所述反射光学通道和/或所述透射光学通道的入射光源；
[0023]所述偏振检测元件，被配置为对所述反射光学通道的反射光或透射光学通道的透射光进行偏振分析，用于定性和定量分析材料微区的各向异性信息。
[0024]所述的材料微区光学性质测量装置，进一步地，材料微区的位置调节通过手动位移台或电动位移台进行实现；并通过在材料微区外侧施加外场包括热场、电场、磁场、应力、电磁波，用于研究材料微区性质在外场下的原位响应。
[0025]所述的材料微区光学性质测量装置，进一步地，该装置还包括激光耦合模块、第二光源和第三分光模块；
[0026]所述激光耦合模块用于将所述第二光源发出的光导入照射材料微区；
[0027]所述第二光源和第三分光模块设置在所述相机前，所述第二光源用于提供参考光束和测量光束，经所述第三分光模块反射的光束作为参考光束，经所述第三分光模块透射的光束经所述激光耦合模块发射到材料微区，参考光束和返回的测量光束发生干涉用以探测经过样品微区的相位信息。
[0028]所述的材料微区光学性质测量装置，进一步地，所述第二光源的出光方向设置有第三偏振控制元件，用于选用不同偏振态的入射光针对材料微区的偏振敏感性在干涉法中检测样品微区相位信息。
[0029]本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
[0030]1、本专利技术能够通过配合所选物镜和透镜，以及调整光阑的透光尺寸，灵活调整材料微区的大小，实现最小微区尺寸可达到微米量级；且通过设计对透过光阑光信号的分光模块，实现了原位成像
‑
原位光谱分析；
[0031]2、本专利技术通过偏振控制模块控制入射光的偏振态，并结合偏振检测模块检测材料
微区光响应的偏振信息，以及结合在相机前引入第三光学通道的参考光进行干涉，可以对材料微区的晶体学取向、各向异性、光学常数、微区应力状态等进行综合分析；
[0032]3、本专利技术可以在电动位移台处引入外场，外场包括热场、电场、磁场、应力、电磁波、激光等，原位研究材料微区性质在外场作用下的响应，扩展性强；
[0033]4、本专利技术解决了对材料微区光学性质的综合分析问题，基于该装置对材料微区进行反射成像或透射成像的同时，能够原位得到微区的光谱响应，进而得到材料微区的光学常数及其色散关系、各向异性、晶体学取向分布等信息；
[0034]5、本专利技术集材料微区原位成像
‑
分析于一体，实现该功能的关键在于利用一光阑限制反射或透射信号像平面的透过区域，并对透过信号分别进行成像处理和光谱获取，还设置有激光耦合模块，可按需求测试微区样品对激光的响应，包括透射、反射、激发等；
[0035]综上，本专利技术能够准确获取材料微区的光学信息，具有成像微区小(最小可达几微米)、获取原位成像
‑
原位光谱信息、功能全面等优势，在材料微区测试分析领域具有广阔的应用领域和发展前景。
附图说明
[0036]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种材料微区光学性质测量装置，其特征在于，该装置包括第一光源、反射光学通道、透射光学通道、信号测量通道和信号处理系统；所述第一光源，用于为所述反射光学通道和透射光学通道提供入射光；所述反射光学通道，用于传输材料微区的反射光信号；所述透射光学通道，用于传输材料微区的透射光信号；所述信号测量通道，用于获取材料微区的反射信号和透射信号的光谱和成像信息；信号处理系统，基于反射信号和透射信号的光谱和成像信息，对材料微区的原位成像
‑
原位光谱进行分析，完成材料微区光学性质测量。2.根据权利要求1所述的材料微区光学性质测量装置，其特征在于，所述反射光学通道和透射光学通道采用同一光源，通过在所述入射光源的出光口设置第一分光模块将光源发出的光分为两路光，一路发射到所述反射光学通道，一路发射到所述透射光学通道；或者，所述反射光学通道和透射光学通道分别采用独立光源。3.根据权利要求1所述的材料微区光学性质测量装置，其特征在于，所述反射光学通道包括第一反光镜、第一分光镜和物镜；所述第一光源发出的光经所述第一反光镜和第一分光镜通过所述物镜照射到材料微区，材料微区表面的反射信号通过所述物镜收集通过所述第一分光镜发射到所述信号测量通道。4.根据权利要求3所述的材料微区光学性质测量装置，其特征在于，所述透射光通道包括第二反射镜和聚光透镜；入射光信号通过所述第二反射镜和所述聚光透镜透过材料微区后，通过所述物镜接收透射信号，透射信号通过所述第一分光镜后发射到所述信号测量通道。5.根据权利要求4所述的材料微区光学性质测量装置，其特征在于，所述信号测量通道包括第一透镜、光阑、第二分光模块、第二透镜、光谱仪、第三透镜和相机；经所述第一分光镜出射的材料微区反射或透射信号依次通过所述第一透镜和光阑发射到第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙竞博，刘元峰，文永正，周济，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：