WO2004040275A1 - Libs-mikroskopie mit ultrakurzen laserpulsen - Google Patents

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WO2004040275A1
WO2004040275A1 PCT/DE2003/003531 DE0303531W WO2004040275A1 WO 2004040275 A1 WO2004040275 A1 WO 2004040275A1 DE 0303531 W DE0303531 W DE 0303531W WO 2004040275 A1 WO2004040275 A1 WO 2004040275A1
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WO
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pulse
laser
sample
plasma
laser pulses
Prior art date
Application number
PCT/DE2003/003531
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Baumert
Andreas Assion
Matthias Wollenhaupt
Original Assignee
Universität Kassel
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Application filed by Universität Kassel filed Critical Universität Kassel
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/71—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light thermally excited
    • G01N21/718—Laser microanalysis, i.e. with formation of sample plasma

Definitions

  • the invention relates to an optical material structure analysis method for material samples, in which plasma luminescent radiation is analyzed, which results from the interaction of the sample material with an irradiation of the material sample with ultrashort, intensive laser pulses, and a device for carrying out the method.
  • the method is used in particular to analyze the smallest material structures and proportions and to distribute trace elements in the sample.
  • optical spectroscopy methods are mainly used as an alternative to the particularly complex mass spectroscopy.
  • mass spectrometry such an optical method does not require a vacuum device, and thus the preparative effort for biological samples in particular is omitted and an in-situ measurement is made possible.
  • the interaction radiation of the region of the material sample that is primarily irradiated with a laser is examined in a spectrally resolved manner.
  • This interaction radiation can be, for example, the proportion of the reflected laser light or the fluorescent lighting after, for example, two-photon excitation of the atoms or molecules, and also the plasma luminescence by recombination of the electrons with the ions.
  • The is particularly well suited for a detailed analysis
  • Plasma luminescence because a wide frequency spectrum of the radiation to be analyzed can be achieved with a laser pulse, so that a large number of chemical elements of a sample can be detected within a very short time. Such a broad frequency spectrum is neither given by the narrowly limited reflected laser light in the frequency range nor by the fluorescent light in two-photon excitation in dyes. In the case of two-photon excitation, often only a certain fluorescence line of the sample, which was usually previously marked with dye, is analyzed.
  • a multi-photon excitation is generally required instead of a two-photon.
  • Such multi-photon excitation is realized with a particularly high photon density.
  • These high photon densities combined with low pulse energy can only be achieved with ultra-short laser pulses.
  • Sufficiently powerful femtosecond lasers with a pulse duration of approx. 1 to 100 femtoseconds are particularly suitable.
  • the material is directly ionized into a microplasma by multi-photon excitation without the material in the immediate vicinity being disproportionately impaired, because the time scale of the action of the laser pulse is too short for a thermal to begin Warming the environment.
  • the mechanical damage induced by shock waves or cavities is also significantly reduced.
  • These optical analysis methods are particularly gentle on the material, and at the same time there is a high three-dimensional spatial resolution.
  • Such an optical material analysis method is disclosed in international patent application WO 00/67003.
  • a microplasma for optical material analysis is generated using a femtosecond laser beam focused with simple optics.
  • the spatial resolution achieved on the order of approximately 0.25 micron side length is relatively high, but the resolution with regard to the detection of the smallest amounts of substance is insufficient.
  • trace elements that are present in the sample in a relatively low concentration cannot be analyzed sufficiently well.
  • the disclosed method does not meet the requirements for spectral analysis of the plasma luminescence generated inside the sample with the laser pulse, because the radiation penetrating from the plasma to the surface is too weak for this.
  • a hole has to be shot into the specimen with the laser "piece by piece". Material above the area to be examined is therefore removed of the material prevented.
  • the object of the invention is to provide an optical material structure analysis method which is improved, in particular with regard to sensitivity to trace elements, and which is gentle on the material, in which luminescence radiation of a microplasmas generated by means of ultrashort laser pulses is analyzed, and to provide a device for carrying out the method.
  • an optical material structure analysis method for material samples in which plasma luminescent radiation is analyzed, which results from the interaction of the sample material with an irradiation of the material sample with ultrashort, intensive laser pulses, which is characterized by the following steps: a) passing the laser pulses through a microscope with a high numerical aperture objective,
  • the ultra-short laser pulse (approx. 1 to 100 fs) can be targeted to a particularly small interaction area on the surface and, in the case of transparent media, also inside the material sample focus. No material is removed during an analysis inside the sample. A hole up to this area does not need to be shot with the laser. The material is thus spared in an advantageous manner. Collateral damage around the analysis site is minimized
  • Repetition frequency which are directed to the same point on the material sample.
  • a point is defined as a point in the xy plane.
  • Depth can be analyzed, whereby for a transparent medium there is even no hole to be shot. If structures are to be imaged within a sample, the z-resolution is given by the laser intensity in the focal region, which lies above the destruction threshold. Typically, z resolutions in the range of 1 ⁇ m or less can be achieved.
  • the pulse frequency can be adapted to the desired speed of detection of the spectrally resolved plasma luminescent radiation in order to achieve an optimum of quality and fast analysis. Since the possible repetition frequency is very high (approx. 1 kHz), there is a fast, high-resolution "recording" of the material in the Y, X, Z direction. Because of the use of high numerical lenses
  • Aperture can generate a microplasma even at low pulse energies and this can be imaged very efficiently according to the invention
  • 100 KHz femtosecond laser systems can also be used in an advantageous manner, which generate laser pulses with a pulse energy in the microjoule range, preferably of less than 50 microjoules, and more preferably less than 5 microjoules, for example from 2 to 5 microjoules. This enables extremely fast element-specific imaging of the structures, which is currently not possible with laser pulses of higher pulse energy.
  • Another advantageous development according to the invention is the irradiation of the sample with the laser pulses in succession at a multiplicity of locations.
  • 3D three-dimensional
  • An additional particularly advantageous development according to the invention is the use of a laser pulse, which is modulated with a separate pulse shaping device in such a way that the plasma luminescence of a certain predetermined element is selectively optimally amplified.
  • the correct, optimized setting of the pulse shaping device is checked beforehand, in particular by iteratively repeated variation of the energy current density, the amplitude and phase of the spectral components of the ultrashort laser pulse, on a reference sample, the proportion of which is preferably known relatively precisely, with the aid of a computer-controlled one Optimization algorithm determined.
  • the reference sample is preferably analyzed using the same device or a device according to the invention as the actual sample.
  • FIG. 1 schematically shows a device with the essential components for an embodiment of the material analysis method according to the invention
  • a femtosecond laser system 10 is operatively connected to a pulse shaper 12 that processes a laser beam with predefined properties and generates laser pulses 14 that have certain desired properties.
  • a pulse shaper 12 that processes a laser beam with predefined properties and generates laser pulses 14 that have certain desired properties.
  • the following can be used as the femtosecond laser system 10:
  • a femtosecond laser system from FEMTOLASERS electronics GmbH of the FEMTOPOWER type pulse duration ⁇ 30 fs, pulse energy 800 ⁇ j, central wavelength 800 nm, repetition rate 1 kHz
  • pulse duration ⁇ 30 fs, pulse energy 800 ⁇ j, central wavelength 800 nm, repetition rate 1 kHz
  • a system as known in the prior art can be used as the femtosecond pulse shaper 12.
  • AM Weiner, JP Heritage, and EM Kirschner "High-resolution femtosecond pulse shaping", Journal of
  • the laser pulses • 14 generated by the femtosecond laser system 10 are coupled into the laser pulse shaper 12.
  • the pulse shaper 12 is computer controlled.
  • the femtosecond laser system 10 and the pulse shaper 12, together with the computer control, can be seen as a functional unit that generates laser pulses 14 with physically properties that can be specified differently.
  • the following pulse properties can preferably be set by this composite system for the use of LIBS microscopy:
  • the pulse energy that is to be set as low as possible for the present invention is adjustable between a few microjoules and one millijoule; the pulse duration, which can be set below a few picoseconds to about 25 femtoseconds for the purposes of the present invention, the pulse intensity, which can also be specifically set for the purposes of the present invention, so that a microplasma can be generated with the least possible or tolerable energy input. It can be set between 1 * 10 12 W / cm 2 and 10 16 W / cm 2 .
  • the laser pulses 14 generated by the system with the components 10 and 12 are deflected by a mirror 16 and pass through a beam splitter 26 without deflection into a microscope device which has a lens 20 with a high numerical aperture for the purpose of high spatial resolution ,
  • the coupling point sits between the eyepiece (not shown) and the objective 20.
  • the objective 20 has a numerical aperture of 0.4 to 1.0 and a working distance between 10 mm and 0.1 mm. If lenses with a numerical aperture> 0.5 are used, they must be specially protected. In particular It must be ensured that the destruction threshold of the lens is far above the destruction threshold of the sample to be examined.
  • the microscope device focuses the continuous, intense femtosecond laser pulse 14 on a focal spot of very small area on the surface or, if appropriate, inside (if transparent) a material sample 22, the structure and chemical composition of which is to be analyzed in particular with regard to the constituent and the distribution of trace elements.
  • the material sample 22 is fixedly attached to a sliding table 24 of the microscope device, which in turn is connected to a computer 32 via a control line 38 via a commercially available sliding table control device.
  • the shift table can thus be shifted in a program-controlled manner by the computer 32 in a targeted manner by very short path lengths in the X, Y and Z directions, as a result of which the focal spot or the focal point volume shifts onto or possibly within the sample when the microscope device is fixed.
  • the minimum of reproducible shifts is a few nanometers.
  • interaction area between laser pulse and material.
  • an electron plasma is generated at a sufficiently high pulse energy density by means of a direct phase transition.
  • Such a plasma can also arise in the case of a focal spot inside a transparent material sample 22.
  • an electron plasma from the one or more ultrashort laser pulses 14 with a predetermined pulse shape is first generated on a reference sample.
  • this reference sample is the proportion of an element to be analyzed later in the actual material sample 22 is relatively well known on average, such as CA 2+ ions.
  • the intensity of the recombination radiation of the plasma specific for CA 2+ is measured as a feedback variable with a commercially available spectrometer 30 and used for a selective, program-controlled analysis efficiency optimization.
  • the most suitable parameter setting for the shaping of the laser pulse is found, in particular by iterated variation in the control of the pulse shaper.
  • These optimized laser pulse shapes, which are the most suitable, are then used according to the invention for LIBS microscopy on the sample actually to be examined, with an as yet unknown concentration and distribution of the same element (CA 2+ ) in this example).
  • control parameters used for the structuring of the optimized laser pulse and the optimization data generated in the spectrometer 30 are stored separately in a symbolically represented data memory 33, if necessary after being appropriately processed, preferably according to elements and sample material to be analyzed.
  • the same objective 20 with a large numerical aperture of 0.4 to 1.0 which is already used to focus the laser pulse 14 on the sample 22, is used to “collect” the radiation generated by the plasma This is additionally indicated by the arrows in Figure 1 in the schematically sketched lens 20. This advantageously achieves three things:
  • the focusing plane can be checked through the eyepiece of the microscope with the eye as the first “control entity” and secondly, separate optics for capturing the plasma radiation become superfluous.
  • a particularly wide aperture angle is obtained for the highly efficient capture of the largest possible proportion of the plasma-luminescent radiation. This is particularly important if the plasma radiation has only small dimensions, for example because the power and / or the energy of the analysis laser pulse is selected to be particularly low, for example in order to work with the least possible collateral damage in a way that is gentle on the material, or because the concentration of the trace element to be detected is so low in the examined zone of the sample that its specific or specific spectral peak (s) in the plasma-luminescence spectrum is very low.
  • the radiation emanating from the plasma and passing through the objective in the opposite (back) direction is separated from the incident, (intensely) intense femtosecond laser light via a beam splitter 26 and via a converging lens arrangement 28 into a spectrometer arrangement 30 for measuring the intensity of the spectral Focused on components of plasma luminescence.
  • the measurement data generated in the spectrometer 30 are read out by the computer already mentioned above via suitable data connections and interfaces, and are displayed on the screen via a suitable image creation program.
  • a pulse repetition frequency of 1 kHz can be achieved, whereby together with a systematic x, y, z shift with respective data acquisition and evaluation, a three-dimensional “image” of the distribution of the trace elements in the analysis zone of the sample can be generated relatively quickly.
  • the aforementioned optimization data serve as input parameters for the optimization algorithm which is further preferred according to the invention.
  • This algorithm evaluates the optimization data when analyzing the reference sample and generally generates a new set of control parameters for the formation of a modified laser pulse.
  • This new pulse differs from the previous pulse in its temporal pulse shape, which can be in the picosecond range and is modulated in the femtosecond range.
  • the temporal energy current density distribution of the pulse is to be varied in a targeted manner in order to generate a new, possibly more efficient pulse shape. According to the invention, this is done by varying the amplitude and phase of the individual spectral frequency components involved in the aforementioned pulse shaper 12.
  • the computer 32 is for this purpose with a corresponding device driver for controlling the femtosecond laser system 10 and of the femtosecond pulse shaper 12, which are controlled via corresponding control lines 34 and 36.
  • the laser system 10 and pulse shaper 12 have corresponding hardware and software interfaces in order to shape the laser pulses 14, as driven by the control parameter signals applied to the input ports, as desired.
  • the best pulse shape is generated iteratively when the reference sample is irradiated.
  • Knowledge base can then be stored on a commercially available data medium such as a CD-ROM or DVD, or (possibly for a fee) made available on the Internet in order to ensure a fast, particularly sensitive, because spatially high-resolution and element-selective material analysis.
  • a library is then successively read out in real time and the femtosecond laser pulse shapes, which have been stored as optimized, are available in real time for material analysis.
  • the method according to the invention can advantageously be carried out using a pulse shaper, as described in a co-pending patent application by the same applicant with the title “high-performance pulse shaper in compact design” or in a university publication

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur optischen Material­analyse für Materialproben (22), bei dem Plasmalumines­zenzstrahlung analysiert wird, die aus der Wechselwirkung des Probenmaterials mit einer Bestrahlung der Materialprobe (22) mit ultrakurzen, intensiven Laserpulsen (14) resultiert. Als Laser sind Femtosekundenlaser (10) geeignet. Der Laserpuls (14), der optional mit einem Pulsformer (12) in für die ent­sprechende Analyse optimale Form gebracht werden kann, wird durch eine Mikroskopvorrichtung mit einem Objektiv hoher nu­merischer Apertur (20) geleitet, und dabei auf ein gezielt einstellbares Wechselwirkungsgebiet an der Oberfläche oder im Inneren der Materialprobe (22) fokussiert. Mit demselben Ob­jektiv hoher numerischer Apertur (20) der Mikroskopvorrich­tung wird die resultierende Plasmalumineszenzstrahlung des im Wechselwirkungsgebiet durch den Laserpuls (14) erzeugten Plasmas eingesammelt und mit Hilfe einer nachgeschalteten Spektroskopie-Anordnung (30) für die Analyse untersucht.

Description

LIBS-Mikroskopie mit .ultrakurzen Laserpulsen
STAND DER TECHNIK
Die Erfindung betrifft ein optisches Materialstrukturanalyseverfahren für Materialproben, bei dem Plasmalumineszenzstrahlung analysiert wird, die aus der Wechselwirkung des Probenmaterials mit einer Bestrahlung der Materialprobe mit ultrakurzen, intensiven Laserpulsen resultiert, sowie einer Vor- richtung zur Durchführung des Verfahrens. Das Verfahren dient insbesondere der Analyse von kleinsten Materialstrukturen und von Anteilen sowie der Verteilung von Spurenelementen in der Probe.
Zur Analyse der Struktur und chemischen Zusammensetzung von ausgewählten Bereichen kleiner Materialproben werden alternativ zur besonders aufwendigen Massenspektroskopie hauptsächlich auch optische Spektroskopieverfahren angewandt. Bei solchen optischen Methoden wird im Gegensatz zur Massenspektro- skopie keine Vakuumvorrichtung benöti.gt, und somit entfällt insbesondere für biologische Proben der präparative Aufwand, und eine in-situ Messung wird ermöglicht. Hierbei wird die Wechselwirkungsstrahlung des vornehmlich mit einem Laser bestrahlten Bereichs der Materialprobe spektral aufgelöst un- tersucht. Diese Wechselwirkungstrahlung kann beispielsweise der Anteil des reflektierten Laserlichts oder das Fluoreszenzleuchten nach z.B. Zweiphotonenanregung der Atome bzw. Moleküle sowie auch die Plasmalumineszenz durch Rekombination der Elektronen mit den Ionen sein. Besonders gut geeignet für eine detaillierte Analyse ist die
Plasmalumineszenz, denn dabei kann mit einem Laserpuls ein breites Frequenzspektrum von zu analysierender Strahlung erreicht werden, so dass eine Vielzahl von chemischen Elementen einer Probe innerhalb kürzester Zeit nachgewiesen werden kann. Ein so breites Frequenzspektrum ist weder durch das im Frequenzbereich eng begrenzte reflektierte Laserlicht noch durch das Fluoreszenzlicht bei der Zweiphotonenanregung in Farbstoffen gegeben. Bei der Zweiphotonenanregung wird oft nur eine bestimmte Fluoreszenzlinie der meistens vorher entsprechend mit Farbstoff markierten Probe analysiert.
Für die Erzeugung eines Plasmas benötigt man im Allgemeinen statt einer Zweiphotonen- eine Mehrphotonenanregung. Eine solche Mehrphotonenanregung wird mit einer besonders hohen Photonendichte realisiert. Diese hohen Photonendichten bei gleichzeitiger geringer Pulsenergie werden nur mit ultrakurzen Laserpulsen erreicht. Besonders gut geeignet sind ausreichend starke Femtosekundenlaser mit einer Pulsdauer von ca. 1 bis 100 Femtosekunden. Bei solchen kurzen, fokussierten Pulsen wird im Fokus durch Mehrphotonenanregung das Material direkt zu einem Mikroplasma ionisiert, ohne dass dadurch das Material in der näheren Umgebung unverhältnismäßig stark beeinträchtigt wird, denn die Zeitskala der Einwirkung des La- serpulses ist zu gering für ein Einsetzen einer thermische Erwärmung der Umgebung. Auch die mechanischen Schädigungen induziert durch Schockwellen oder Kavitäten sind deutlich reduziert. Also sind diese optischen Analyseverfahren besonders materialschonend, und gleichzeitig ist eine hohe dreidimensi- onale räumliche Auflösung gegeben.
Ein solches optisches Materialanalyseverfahren wird in der internationalen Patentanmeldung WO 00/67003 offenbart. Es wird mittels eines mit einer einfachen Optik fokussierten Femtosekundenlaserstrahls ein Mikroplasma zur optischen Materialanalyse erzeugt. Die dabei erreichte räumliche Auflösung in der Größenordnung von ca. 0,25 Mikrometer Seitenlänge ist relativ hoch, doch das Auflösungsvermögen bezüglich der Nachweisbarkeit geringster Stoffmengen ist unzureichend. So können beispielsweise Spurenelemente, die in der Probe in rela- tiv niedriger Konzentration vorliegen, nicht ausreichend gut analysiert werden. Des Weiteren genügt das offenbarte Verfahren nicht den Anforderungen an die Spektralanalyse der im Innern der Probe mit dem Laserpuls erzeugten Plasmalumineszenz, denn dafür ist die vom Plasma zur Oberfläche durchdringende Strahlung zu schwach. Für Untersuchungen der Struktur weiter unterhalb der Oberfläche der Materialprobe muss deshalb mit dem Laser „Stück für Stück" ein Loch in die Probe geschossen werden. Es wird also Material oberhalb des zu untersuchenden Bereichs abgetragen. Dieses ist ein Nachteil, der eine scho- nende Untersuchung des Materials verhindert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein insbesondere hinsichtlich der Sensitivität für Spurenelemente verbessertes, materialschonendes, optisches Materialstrukturanalyse- verfahren, bei dem Lumineszenzstrahlung eines mittels ultrakurzer Laserpulse erzeugten Mikroplasmas analysiert wird, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche lösen die Aufgabe.
Gemäß dem Hauptaspekt der vorliegenden Erfindung wird ein op- tisches Materialstrukturanalyseverfahren für Materialproben offenbart, bei dem Plasmalumineszenzstrahlung analysiert wird, die aus der Wechselwirkung des Probenmaterials mit einer Bestrahlung der Materialprobe mit ultrakurzen, intensiven Laserpulsen resultiert, das gekennzeichnet ist durch die fol- genden Schritte: a) Leiten der Laserpulse durch eine Mikroskopievorrichtung mit einem Objektiv hoher numerischer Apertur,
b) Fokussieren der Laserstrahlung des Pulses auf ein gezielt einstellbares Wechselwirkungsgebiet an der Oberfläche oder im Innern der Materialprobe,
c) Sammeln der resultierenden Plasmalumineszenzstrahlung des im Wechselwirkungsgebiet durch den Laserpuls erzeugten Plas- as mit dem Objektiv der Mikroskopievorrichtung.
Mit einer Mikroskopvorrichtung mit einem Objektiv hoher numerischer Apertur und einer entsprechenden, im Stand der Technik bekannten Justiervorrichtung lässt sich der ultrakurze Laserpuls (ca. 1 bis 100 fs) gezielt auf ein besonders kleines Wechselwirkungsgebiet an der Oberfläche und bei transparenten Medien auch im Innern der Materialprobe fokussieren. Bei einer Analyse im Innern der Probe wird kein Material abgetragen. Ein Loch bis zu diesem Bereich braucht also nicht mit dem Laser geschossen zu werden. Das Material wird somit in vorteilhafter Weise geschont. Kollateralschäden um die A- nalysestelle herum werden minimiert
Dieses ist vor allem deshalb möglich, weil eine besonders sensitive hochauflösende Spektroskopie dadurch erreicht wird, dass das Objektiv der Mikroskopvorrichtung gleichzeitig zum Fokussieren des Laserstrahls und zum Sammeln der Plasmalumineszenzstrahlung benutzt wird. Denn wegen der damit möglichen kurzen Distanz zum lumineszierenden Mikroplasma sowie des aufgrund der großen numerischen Apertur weiten Öffnungswinkels zum Objektiv der Mikroskopvorrichtung kann ein besonders großer Teil der Plasmalumineszenz für die Spektralanalyse „eingefangen" werden. Somit können auch kleinste Mengen von Spurenelementen in der Probe detektiert werden. Des Weiteren kann durch die somit bewirkte hohe Sensitivität für den Nachweis von Spurenelementen der Materialabtrag bei der Oberflä- chenanalyse je nach eingesetzter Pulsenergie besonders gering gehalten oder ganz vermieden werden, was sich entsprechend schonend auf die Probe auswirkt.
Dabei ist zusätzlich von Vorteil, dass durch die Verwendung ein und desselben Objektivs zur Laserstrahlfokussierung und zum Einfangen der Plasmalumineszenzstrahlung Platz und Kosten eingespart werden.
In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des jeweiligen Gegenstandes der Erfindung.
Eine vorteilhafte erfindungsgemäße Weiterbildung ist eine in der Länge bestimmbare Folge von Laserpulsen mit vorgebbarer
Repetitionsfrequenz, die auf dieselbe Stelle der Materialprobe gerichtet sind. Eine Stelle ist als Punkt in der xy-Ebene definiert. Dadurch kann die Materialprobe bei entsprechender Verstellung des Fokus in z-Richtung mit einer Genauigkeit von bis zu 10 Nanometern an der Stelle Stück für Stück in die
Tiefe analysiert werden, wobei für ein transparentes Medium sogar kein Loch geschossen zu werden braucht. Dabei ist die z-Auflösung, wenn Strukturen innerhalb einer Probe abgebildet werden sollen, durch die Laserintensität im Fokalbereich, die oberhalb der Zerstörschwelle liegt, gegeben. Typischerweise können dabei z-Auflösungen im Bereich von 1 μm oder kleiner erzielt werden.
Mit der Einstellung der Repetitionsfrequenz kann die Pulsfre- quenz an die gewünschte Schnelligkeit der Erfassung des spektral aufgelösten Plasmalumineszenzstrahlung angepasst werden, um ein Optimum von Qualität und schneller Analyse zu erreichen. Da die mögliche Repetitionsfrequenz sehr hoch liegt (ca. 1 kHz), ergibt sich eine schnelle, hoch aufgelöste „Aufnahme" des Materials in Y,X, Z-Richtung. Da durch die Verwendung von Objektiven mit hoher Numerischer
Apertur schon bei geringen Pulsenergien ein Mikroplasma erzeugt werden kann und dieses erfindungsgemäß sehr effizient abgebildet wird, können auch in vorteilhafter Weise 100 KHz Femtosekunden-Lasersysteme verwendet werden, die Laserpulse mit einer Pulsenergie im Mikrojoule- Bereich erzeugen, bevorzugt von weniger als 50 Mikrojoule, und noch bevorzugter von weniger als 5 Mikrojoule, beispielsweise von 2 bis 5 Mikrojoule. Damit ist eine extrem schnelle elementspezifische Ab- bildung der Strukturen möglich, die mit Laserpulsen höherer Pulsenergie derzeit nicht möglich ist.
Eine weitere vorteilhafte erfindungsgemäße Weiterbildung ist die Bestrahlung der Probe mit den Laserpulsen nacheinander an einer Vielzahl von Stellen. In Kombination mit der oben erläuterten Untersuchung in die Tiefe ergibt sich so ein sehr fein gerastertes dreidimensional darstellbares (3D)- Bild der Materialstrukturanalyse. Mit diesem bildgebenden optischen Verfahren lässt sich eine Auflösung von 1 Mikrometer lateral und 10-50 Nanometern in die Tiefe erreichen.
Eine zusätzliche besonders vorteilhafte erfindungsgemäße Weiterbildung ist die Verwendung eines Laserpulses, der mit einer separaten Pulsformvorrichtung in der Weise moduliert wird, dass die Plasmalumineszenz eines bestimmten vorgegebenen Elements selektiv optimal verstärkt wird. Dabei wird die richtige, optimierte Einstellung der Pulsformvorrichtung insbesondere durch iterativ wiederholte Variation der Energiestromdichte, der Amplitude und Phase der spektralen Bestand- teile des ultrakurzen Laserpulses vorher an einer Referenzprobe, deren Anteil der zu analysierenden Elemente vorzugsweise relativ genau bekannt ist, mit Hilfe eines computergesteuerten Optimierungsalgorithmus ermittelt. Die Referenzprobe wird dafür vorzugsweise mit derselben oder einer bauglei- chen erfindungsgemäßen Vorrichtung analysiert wie die eigentliche Probe. Mit der so optimierten Laserpulsform wird bei geringst möglichem Energieeintrag eine maximale Stärke der Plasmalumineszenzstrahlung erzeugt, die spektroskopisch untersucht werden kann. Damit wird eine höhere Sensitivität des Analyseverfahrens für bestimmte nachzuweisende Spurenelemente erreicht und die notwendige Laserpulsleistung herabgesetzt.
ZEICHNUNGEN
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 schematisch eine Vorrichtung mit den wesentlichen Bestandteilen für eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Materialanalyseverfahrens;
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Mit Bezug zu Fig. 1 ist ein Femtosekunden-Lasersystem 10 mit einem Pulsformer 12 operativ verbunden, der einen Laserstrahl mit vordefinierten Eigenschaften verarbeitet und Laserpulse 14 erzeugt, die bestimmte gewünschte Eigenschaften besitzen. Als Femtosekunden-Lasersystem 10 kommt beispielsweise das folgende in Frage:
Ein Femtosekunden-Lasersystem der Firma FEMTOLASERS Produktions GmbH des Typs FEMTOPOWER (Pulsdauer < 30 fs, Pulsenergie 800 μj, Zentralwellenlänge 800 nm, Repetitionsrate 1 kHz) ; Als Femtosekunden-Pulsformer 12 kann prinzipiell ein System zum Einsatz kommen, wie es im Stand der Technik bekannt ist. A. M. Weiner, J. P. Heritage, and E. M. Kirschner: "High-resolution femtosecond pulse shaping", Journal of
Optical Society Am. B. Vol. 5. No. 8 pp. 1563 (August 1988).
Die von dem Femtosekunden-Lasersystem 10 erzeugten Laserpulse • 14 werden in den Laserpulsformer 12 eingekoppelt. Der Pulsformer 12 ist computergesteuert. Das Femtosekunden- Lasersystem 10 und der Pulsformer 12 kann zusammen mit der Computersteuerung als funktionale Einheit gesehen werden, die Laserpulse 14 mit jeweils unterschiedlich vorgebbaren physi- kaiischen Eigenschaften erzeugt. Folgende Pulseigenschaften können von diesem Verbundsystem bevorzugt für die Anwendung der LIBS-Mikroskopie eingestellt werden:
die Pulsenergie, die für die vorliegende Erfindung möglichst niedrig eingestellt werden soll; sie ist einstellbar zwischen wenigen Mikrojoule und einem Millijoule; die Pulsdauer, die für die Zwecke der vorliegenden Erfindung unterhalb weniger Pikosekunden bis etwa 25 Femtosekunden einstellbar ist, die Pulsintensität, die für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ebenfalls gezielt einstellbar ist, damit bei möglichst geringem oder tolerierbarem Energieeintrag ein Mikroplasma erzeugt werden kann. Sie kann eingestellt werden zwischen 1*1012 W/cm2 und 1016W/cm2.
Die von dem System mit den Bestandteilen 10 und 12 erzeugten Laserpulse 14 werden mit einem Spiegel 16 umgelenkt und gehen durch einen Strahlteiler 26 ohne Ablenkung hindurch in eine Mikroskopvorrichtung hinein, die zum Zwecke einer hohen räum- liehen Auflösung ein Objektiv 20 mit hoher numerischer Apertur aufweist. Die Einkopplungsstelle sitzt zwischen dem Oku- lar (nicht gezeigt) und dem Objektiv 20. Das Objektiv 20 besitzt eine numerische Apertur von 0,4 bis 1,0 und einen Arbeitsabstand zwischen 10 mm und 0,1 mm. Werden Objektive mit einer numerischen Apertur > 0,5 verwendet, so müssen diese besonders geschützt werden. Insbesondere muß sichergestellt sein, dass die Zerstörschwelle des Objektivs weit oberhalb der Zerstörschwelle der zu untersuchenden Probe liegt.
Die Mikroskopvorrichtung fokussiert den durchgehenden intensiven Femtosekunden-Laserpuls 14 auf einen Brennfleck sehr geringer Fläche auf der Oberfläche oder gegebenenfalls innerhalb (falls transparent) einer Materialprobe 22, dessen Struktur und chemische Zusammensetzung insbesondere bezüglich des Bestandteils und der Verteilung von Spurenelementen analysiert werden soll. Die Materialprobe 22 ist auf einem Verschiebetisch 24 der Mikroskopvorrichtung fest angebracht, der seinerseits über eine kommerziell erhältliche Verschiebetisch-Steuereinrichtung mit einem Computer 32 über eine Steu- erleitung 38 verbunden ist. Der Verschiebetisch kann somit programmgesteuert durch den Computer 32 gezielt um sehr geringe Weglängen in X-, Y- und Z-Richtung verschoben werden, wodurch sich bei fest eingestellter Mikroskopvorrichtung der Brennfleck oder das Brennpunktvolumen auf oder gegebenenfalls auch innerhalb der Probe verschiebt. Das Minimum der reproduzierbaren Verschiebungen liegt bei wenigen Nanometern.
Es gibt nun ein so genanntes Wechselwirkungsgebiet zwischen Laserpuls und Material. Durch das Bestrahlen der Probe 22 im Wechselwirkungsgebiet, das erfindungsgemäß auch nur ein kleiner zentraler Teilbereich des Brennfleck- oder Brennpunktvolumens sein kann, kommt es bei ausreichend hoher Pulsenergiedichte mittels eines direkten Phasenübergang zur Entstehung eines Elektronenplasmas. Ein solches Plasma kann auch bei ei- nem Brennfleck im Innern einer transparenten Materialprobe 22 entstehen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird ein Elektronenplasma von dem einen oder mehreren ultrakurzen Laserpulsen 14 mit vorgegebener Pulsform zunächst an einer Referenzprobe erzeugt. In dieser Referenzprobe ist der Anteil eines später in der eigentlichen Materialprobe 22 zu analysierenden Elements im Mittel relativ genau bekannt, wie zum Beispiel CA2+ Ionen. Es wird die Intensität der für CA2+ spezifischen Rekombinationsstrahlung des Plasmas als Rückkopplungsgröße mit einem handelsüblichen Spektrometer 30 gemessen und für eine selektive, programmgesteuerte Analyseeffizienz-Optimierung verwendet.
Mit Hilfe eines vorgegebenen Optimierungsalgorithmus wie bei- spielsweise eines genetischen Algorithmus wird die am besten geeignete Parametereinstellung für die Formung des Laserpulses insbesondere durch iterierte Variation in der Ansteuerung des Pulsformers gefunden. Diese optimierten, weil am besten geeigneten Laserpulsformen werden erfindungsgemäß dann zur LIBS-Mikroskopie an der eigentlich zu untersuchenden Probe mit noch unbekannter Konzentration und Verteilung desselben Elements (CA2+ ) in diesem Beispiel) eingesetzt.
Die verwendeten Steuerparameter für die Strukturierung des optimierten Laserpulses und die im Spektrometer 30 erzeugten Optimierungsdaten werden gegebenenfalls nach sinnvoller Aufbereitung vorzugsweise nach zu analysierenden Elementen und Probenmaterial geordnet gesondert in einem symbolisch dargestellten Datenspeicher 33 gespeichert.
Sowohl bei der Optimierung als auch bei dem späteren erfindungsgemäßen Materialanalyseverfahren wird zum „Einsammeln" der vom Plasma erzeugten Strahlung erfindungsgemäß dasselbe Objektiv 20 mit großer numerischer Apertur von 0,4 bis 1,0 verwendet, das bereits zum Fokussieren des Laserpulses 14 auf die Probe 22 verwendet wurde. Dies ist durch die Pfeile in Abbildung 1 im schematisch skizzierten Objektiv 20 zusätzlich kenntlich gemacht. Damit erreicht man vorteilhaft dreierlei:
Zum einen kann die Fokussierebene durch das Okular des Mikroskops mit dem Auge als erste „Kontrollinstanz" kontrolliert werden, und zum zweiten wird eine separate Optik zum Einfangen der Plasmastrahlung überflüssig. Zum dritten erreicht man mit dem allein verwendeten Objektiv einen besonders weiten Öffnungswinkel zum hocheffizienten Einfangen eines möglichst großen Anteils der Plasmalumineszenzstrahlung. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn die Plasmastrahlung nur geringe Ausmaße besitzt, etwa weil die Leistung und/ oder die Energie des Analyse-Laserpulses besonders gering gewählt, beispielsweise um materialschonend mit möglichst geringen Kollateral- schaden zu arbeiten, oder weil die Konzentration des nachzuweisenden Spurenelements in der untersuchten Zone der Probe so niedrig ist, dass dessen spezifischer oder spezifische Spektralpeak (s) im Plasmalumineszenzspektrum sehr gering ist.
Die von dem Plasma ausgehende und das Objektiv in entgegengesetzter (zurück) Richtung durchlaufende Strahlung wird über einen Strahlteiler 26 von dem einfallenden, (hin) intensiven Femtosekunden-Laserlicht getrennt und über eine Sammellinsenanordnung 28 in eine Spektrometer-Anordnung 30 zur Messung der Intensität der spektralen Bestandteile der Plasmalumineszenz fokussiert. Die im Spektrometer 30 erzeugten Messdaten werden von dem bereits weiter oben erwähnten Computer über geeignete Datenverbindungen und Schnittstellen ausgelesen, und über ein geeignetes Bilderstellungsprogramm am Bildschirm dargestellt. Mit der Messanordnung kann eine Pulswiederholungsfrequenz von 1 kHz erreicht werden, wodurch zusammen mit einer systematischen x,y, z- Verschiebung mit jeweiliger Datenerfassung und -auswertung ein dreidimensionales „Bild" der Verteilung der Spurenelemente in der Analysezone der Probe relativ schnell erzeugt werden kann.
Ein Beispiel der Einstellung des Gesamtsystems aus Lasersystem, Pulsformer und Mikroskop/Probe für einen optimierten Puls zur Analyse von Ca2+ kann wie folgt gegeben sein:
a) Nachweissubstanz: Spurenelement Ca2+ in Pflanzenhalmen, b) Laserpulswellenlänge [800 nm] , c) Pulsenergie [10 μJ] , d) Pulsleistung [2 108 J/sec=Watt] , e) Pulsintensität auf Probe 1,5*1015 W/cm2 (Strahlungsfluss- dichte [Watt/cm2] , e) die Pulsform des optimalen Laserpulses ergibt sich aus der Kalibrierung des Pulsformers, f) Anzahl vorausgegangener Pulse (Schüsse) , g) optionaler Pointer auf Datensatz des vorausgehenden Pul- ses, h) numerische Apertur des Objektivs, [0,5] i) Arbeitsabstand zwischen Fokussierebene und Objektiv [mm], j) gemessene Plasmalumineszenzintensität bei Rekombinationsspektrallinie A der Nachweissubstanz, k) gemessene Plasmalumineszenzintensität bei weiterer Rekombinationsspektrallinie derselben Substanz oder einer anderen, zusätzlich zu analysierenden Substanz (Spurenelement) .
Die vorerwähnten Optimierungsdaten dienen als Eingangsparame- ter für den erfindungsgemäß als weiter bevorzugt vorgesehenen Optimierungsalgorithmus. Dieser Algorithmus bewertet bei der Analyse der Referenzprobe die Optimierungsdaten und erzeugt im Allgemeinen einen neuen Satz von Steuerparametern für die Bildung eines abgeänderten Laserpulses. Dieser neue Puls un- terscheidet sich von dem vorangegangenen Puls in seiner zeitlichen Pulsform, die im Pikosekundenbereich liegen kann und im Femtosekundenbereich moduliert ist. Insbesondere soll erfindungsgemäß die zeitliche Energiestromdichteverteilung des Pulses gezielt variiert werden, um eine jeweils neue, mögli- cherweise effizientere Pulsform zu erzeugen. Dies geschieht erfindungsgemäß durch Amplituden- und Phasenvariation der einzelnen beteiligten spektralen Frequenzkomponenten in dem vorerwähnten Pulsformer 12.
Der Computer 32 ist dafür mit einem entsprechenden Gerätetreiber zur Ansteuerung des Femtosekunden-Lasersystems 10 und des Femtosekunden-Pulsformers 12 ausgestattet, die über entsprechende Steuerleitungen 34 und 36 angesteuert werden. Lasersystem 10 und Pulsformer 12 besitzen entsprechende Hardware- und Software-Schnittstellen, um die Laserpulse 14, ge- trieben durch die jeweils an den Eingangsports anliegenden Signale der Steuerparameter, so wie gewünscht zu formen.
Somit wird in dem der eigentlichen Analyse vorangestellten „Pulsoptimierungsprozeß" iterativ die beste Pulsform beim Bestrahlen der Referenzprobe erzeugt.
Es sollte angemerkt werden, dass die oben geschilderte Optimierung bei der Pulsformung für jedes Element und für jede Art von Probenmaterial ermittelt werden und erfindungsgemäß in einer Art Bibliothek abgelegt werden kann. Eine solche
Wissensdatenbasis kann dann auf einem handelsüblichen Datenträger wie etwa einer CD-ROM oder DVD gespeichert sein, oder (eventuell gegen Entgelt) über Internet verfügbar gemacht werden, um damit eine schnelle, besonders sensitive, weil räumlich hochaufgelöste und elementselektive Materialanalyse zu gewährleisten. Eine solche Bibliothek wird dann in Echtzeit sukzessive ausgelesen und die Femtosekunden- Laserpulsformen, die als optimiert abgespeichert worden sind, stehen in Echtzeit für die Materialanalyse zur Verfügung.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in vorteilhafter Weise unter Verwendung eines Pulsformers durchgeführt werden, wie er in einer gleichzeitig anhängigen Patentanmeldung derselben Anmelderin mit dem Titel „Hochleistungspulsformer in Kompakt- bauweise" oder in einer Veröffentlichung der Universität
Würzburg, Deutschland: „Tobias Brixner: „Adaptive Femtosecond Quantum Control", Julius Maximilian Universität, Würzburg, 2001", offenbart ist.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
Schließlich können die Merkmale der Unteransprüche im wesent- liehen frei miteinander und nicht durch die in den Ansprüchen vorliegende Reihenfolge miteinander kombiniert werden, sofern sie unabhängig voneinander sind.

Claims

LIBS-Mikroskopie mit ultrakurzen LaserpulsenPATENTANSPRÜCHE
1. Optisches Materialanalyseverfahren für Materialproben (22), bei dem Plasmalumineszenzstrahlung analysiert wird, die aus der Wechselwirkung des Probenmaterials mit einer Bestrahlung der Materialprobe (22) mit ultrakurzen, intensiven Laserpulsen (14) resultiert, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
a) Leiten der Laserpulse (14) durch eine Mikroskopvor- richtung mit einem Objektiv (20) hoher numerischer Apertur,
b) Fokussieren der Laserstrahlung des Pulses (14) auf ein gezielt einstellbares Wechselwirkungsgebiet an der Oberfläche oder im Innern der Materialprobe (22),
c) Sammeln der resultierenden Plasmalumineszenzstrahlung des im Wechselwirkungsgebiet durch den Laserpuls erzeugten Plasmas mit dem Objektiv (20) der Mikroskopvorrich- tung.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Folge von Laserpulsen (14) mit vorgebbarer Repetitionsfrequenz auf eine Stelle der Probe (22) gerichtet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Probe (22) nacheinander an einer Vielzahl von Stellen bestrahlt wird und eine entsprechende Dar- Stellung der Analyse-Ergebnisse erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei Femtosekunden-Lasersystem verwendet werden, die Laserpulse mit einer hohen Pulsenergie im Mikrojoulebereic , bevorzugt von weniger als 50 Mikrojoule, und noch bevorzugter von weniger als 5 Mikrojoule erzeugen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch den Schritt: verwenden eines Laserpulses (14), der mit einer separa- ten Pulsformvorrichtung (12) derart moduliert ist, dass die von ihm verursachte Plasmalumineszenz eines vorgegebenen Elements selektiv verstärkt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge- kennzeichnet, dass ein Laserpuls (14) verwendet wird, der mit einer separaten Pulsformvorrichtung (12) in der Weise moduliert wird, so dass die Plasmalumineszenz mehrerer vorgegebenen Elemente selektiv verstärkt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Laserpuls (14) verwendet wird, der mit einer separaten Pulsformvorrichtung (12) in der Weise moduliert wird, so dass die Plasmalumineszenz eines oder mehrerer vorgegebenen Elemente selektiv abge- schwächt wird.
8. Vorrichtung mit Einrichtungen zur Durchführung der Verfahrensschritte des Anspruches 1.
9. Vorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Versteileinrichtung (24) zur Durchführung der Positionierung des Laserpulsfokus auf oder in der Probe für die Verfahrensschritte in Anspruch 2 und 3 enthält.
0. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Pulsformvorrichtung (12) zur Einstellung der Laserpulsform nach dem Verfahren gemäß Anspruch 5 enthält.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104849244B (zh) * 2015-05-28 2018-11-02 中国科学技术大学 一种多脉冲激光诱导击穿光谱测量方法及系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1109740A (en) * 1965-12-21 1968-04-10 Zeiss Jena Veb Carl Apparatus for producing a spectroscopic source of light
US5583634A (en) * 1993-11-19 1996-12-10 Commissariat A L'energie Atomique Process for elementary analysis by optical emission spectrometry on plasma produced by a laser in the presence of argon
WO2001033202A1 (fr) * 1999-11-03 2001-05-10 Commissariat A L'energie Atomique Dispositif d'analyse elementaire par spectrometrie d'emisssion optique sur plasma produit par laser
US6466309B1 (en) * 1999-02-26 2002-10-15 California Institute Of Technology Method and apparatus for chemical and topographical microanalysis

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1598632A1 (de) * 1966-10-22 1970-09-10 Jenoptik Jena Gmbh Anordnung zur Abtragung,Verdampfung und Anregung von Probenmaterial mittels elektromagnetischer Strahlung
DE4004627C2 (de) * 1990-02-15 1994-03-31 Krupp Ag Hoesch Krupp Verfahren zur Bestimmung von Materialeigenschaften polymerer Werkstoffe und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE4341462C2 (de) * 1993-11-30 1999-02-11 Hartmut Dr Rer Nat Lucht Verfahren zur Bestimmung der Materialzusammensetzung von Proben und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE19708462A1 (de) * 1997-02-17 1998-08-27 Lla Umwelttechnische Analytik Verfahren und Vorrichtung zur zeitaufgelösten optischen Spektralanalyse von laserinduzierten Mikroplasmen

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1109740A (en) * 1965-12-21 1968-04-10 Zeiss Jena Veb Carl Apparatus for producing a spectroscopic source of light
US5583634A (en) * 1993-11-19 1996-12-10 Commissariat A L'energie Atomique Process for elementary analysis by optical emission spectrometry on plasma produced by a laser in the presence of argon
US6466309B1 (en) * 1999-02-26 2002-10-15 California Institute Of Technology Method and apparatus for chemical and topographical microanalysis
WO2001033202A1 (fr) * 1999-11-03 2001-05-10 Commissariat A L'energie Atomique Dispositif d'analyse elementaire par spectrometrie d'emisssion optique sur plasma produit par laser

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