CN211785622U - 太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构，适于并且匹配各种型号的原子力显微镜以检测一待测样品，所述太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构包括一90°平面镜、一AFM探针、一第一平面镜，所述AFM探针用于检测置于一AFM样品台的所述待测样品，所述第一平面镜置于所述90°平面镜的靠近AFM样品台的一侧。本实用新型专利申请公开的太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构，适用并且匹配多种成熟的商业化AFM，抛物面镜需针对AFM进行定制，在保证将入射太赫兹脉冲束聚焦到AFM探针之上及收集经探针和样品散射的太赫兹脉冲束的前提下不与AFM结构产生冲突。
Description
技术领域
本实用新型属于精密仪器领域，具体为基于太赫兹技术的近场光学仪器技术领域，具体涉及一种太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构。
背景技术
太赫兹(THz)泛指波长介于30μm-3000μm的电磁波，其具有低辐射、强穿透性、与生物及半导体材料易产生共振这些特殊的光学属性，广泛应用于固体物理及生物学科的材料研究中。由于其微米量级的波长，根据光的衍射极限，远场最佳分辨率不会优于半个波长。为了进一步提高分辨率，科学家们通过借助AFM，利用散射的方法获得了分辨率纳米量级的近场光学图像。在材料科学研究中具有很大的应用潜力。
散射式THz近场扫描显微镜目前面临的主要问题是THz源功率较弱，获得的信号信噪比较低。目前市场上只有一家公司生产可获得时域光谱和近场图像的太赫兹扫描近场光学显微镜，但是其产品使用的是全光纤太赫兹时域光谱系统，对激光光源有较高的匹配需求，同时由于其近场结构内空间狭小，无法安装常规AFM设备，因而必须依据近场结构设计AFM扫描平台及探针结构，这使得整套系统必须包含定制的激光光源及AFM从而导致成本高昂。
公开号为CN105628641A，主题名称为实时散射型太赫兹准时域近场偏振光谱仪的发明专利申请，其技术方案公开了“包括多模激光模块(I)、掺饵光纤放大器(2)、光纤分束器(3)、光电导发射天线(4)、偏振模块(5)、聚焦透镜A(6-l)、原子力显微镜(8)、聚焦透镜B(6-2)、光纤延展模块(9)、光电导接收天线(10)和锁相放大器(11):多模激光模块(I)发射出多模激光，经过掺饵光纤放大器(2)，由多模传输光纤引导至光纤分束器(3)，成为泵浦和探测光，泵浦光束激励光电导发射天线模块(4)福射出准时域太赫兹信号，太赫兹信号经过偏振模块(5)和聚焦透镜A(6-l)，入射到原子力显微镜(8)的振荡的探针针尖，并与样品(7)产生近场相互作用，生成散射近场调制信号，探测光路则是，分束器出射的激光经过光纤延展模块(9)进入光电导接收天线(10)，同时接收散射聚焦透镜B(6-2)收集的太赫兹信号”。
以“太赫兹/时域/光谱/近场/显微镜”等关键词交叉检索，在基于太赫兹技术的近场光学仪器技术领域，上述发明专利具有一定的普遍性。然而，上述发明专利公开的技术方案，侧重于描述在整机层面的系统结构和工作原理，并没有进一步具体公开太赫兹脉冲束的引出路径和与该引出路径相关联的器件构造，需要进一步改进。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术的状况，克服以上缺陷，提供一种太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构。
本实用新型专利申请公开的太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构，其主要目的在于，提供一种结构简单、紧凑的解决方案。
本实用新型专利申请公开的太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构，其另一目的在于，适用并且匹配多种成熟的商业化AFM。
本实用新型专利申请公开的太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构，其另一目的在于，通过第一平面镜(即与水平面成30°角的平面镜)将太赫兹脉冲束反射入抛物面镜。
本实用新型专利申请公开的太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构，其另一目的在于，抛物面镜需针对AFM进行定制，在保证将入射太赫兹脉冲束聚焦到AFM探针之上及收集经探针和样品散射的太赫兹脉冲束的前提下不与AFM结构产生冲突。
本实用新型专利申请公开的太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构，其另一目的在于，第一平面镜(即与水平面成30°角的平面镜)使得AFM样品台及探针能够位于整个结构的外部，从而避免了近场显微镜内部空间狭小必需要定制设计AFM的状况。
本实用新型专利申请公开的太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构，其另一目的在于，互为90°的两个平面镜可以使得抛物面镜入射光及收拢的散射光相互平行，降低了调试难度。
本实用新型采用以下技术方案，所述太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构，适于并且匹配各种型号的原子力显微镜以检测一待测样品，所述太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构包括一90°平面镜、位于一太赫兹脉冲束的输入侧的一指示激光器、一ITO反射薄膜、一垂直平面镜、位于所述太赫兹脉冲束的输出侧的一指示激光器、一ITO反射薄膜、一垂直平面镜，所述太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构还包括：
一AFM探针，所述AFM探针用于检测置于一AFM样品台的所述待测样品；
一第一平面镜，所述第一平面镜置于所述90°平面镜的靠近AFM样品台的一侧；
一抛物面镜，所述抛物面镜被固定设置于行程可调的一三维调节架，所述抛物面镜置于所述AFM样品台的斜上方，以使得通过微调所述三维调节架将经所述抛物面镜的所述太赫兹脉冲束聚焦于所述AFM探针。
根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，所述第一平面镜采用与水平面成30°角的平面镜。
根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，位于所述太赫兹脉冲束的所述输入侧和所述输出侧的所述指示激光器、所述ITO反射薄膜和所述垂直平面镜均固定设置于一二维调节架。
根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，所述二维调节架的角度可调。
根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，所述90°平面镜固定设置于一三维调节架。
本实用新型专利申请还公开了一种太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构，适于并且匹配各种型号的原子力显微镜以检测一待测样品，所述太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构包括：
一90°平面镜；
一AFM探针，所述AFM探针用于检测置于一AFM样品台的所述待测样品；
一第一平面镜，所述第一平面镜置于所述90°平面镜的靠近AFM样品台的一侧；
一抛物面镜，所述抛物面镜被固定设置于行程可调的一三维调节架，所述抛物面镜置于所述AFM样品台的斜上方，以使得通过微调所述三维调节架将经所述抛物面镜的一太赫兹脉冲束聚焦于所述AFM探针。
根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，所述第一平面镜采用与水平面成30°角的平面镜。
根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，所述太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构还包括均固定设置于一二维调节架的分别位于所述太赫兹脉冲束的一输入侧和一输出侧的一指示激光器、一ITO反射薄膜和一垂直平面镜。
根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，所述二维调节架的角度可调。
根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，所述90°平面镜固定设置于一三维调节架。
本实用新型公开的太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构，其有益效果在于，结构简单、调试方便、可兼容多种激光器及AFM设备。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构示意图(含底板)。
图2是本实用新型的一个角度的结构示意图(不含底板)。
图3是本实用新型的另一角度的结构示意图(不含底板)。
图4是本实用新型的再一角度的结构示意图(不含底板)。
图5是工作原理示意图。
附图标记包括：100-底板；110-底座；111-待测样品；121-AFM探针；122-AFM样品台；123-第一平面镜；124-抛物面镜；130-90°平面镜。
具体实施方式
本实用新型公开了一种太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构，下面结合优选实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。
参见附图的图1至图5，图1示出了所述太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构的整体结构，图2示出了所述太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构的等轴侧的其中一个角度的具体结构，图3示出了所述太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构的等轴侧的另一角度的具体结构，图4示出了所述太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构的平视方向的其中一个角度(侧视方向)的正投影结构，图5示出了与所述太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构相关的太赫兹脉冲束路径/走向示意图。
值得一提的是，本实用新型专利申请涉及的“AFM”，我们定义为各种型号的原子力显微镜。
需要说明的是，本实用新型专利的各个实施例公开的技术方案，重点公开并且请求保护“太赫兹近场显微镜”中的太赫兹脉冲束引出(引导)部分，并不进一步完整地延及“太赫兹近场显微镜”的其他全部构件。当然，为了准确地阐述所述太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构，在必要情况下将涉及“太赫兹近场显微镜”的其他构件中的具有关联性的部分。
具体地，本实用新型专利申请公开的(太赫兹近场显微镜的)“太赫兹脉冲束引出机构”作为“太赫兹近场显微镜”的一部分。此外，作为“太赫兹近场显微镜”的另一组成部分(另一构件)，“太赫兹近场显微镜”还可包括太赫兹输入输出机构。“太赫兹脉冲束引出机构”作为“太赫兹输入输出机构”与“原子力显微镜(AFM)”之间的“纽带”，将“太赫兹输入输出机构”与“原子力显微镜”联系起来，形成具有近场探测能力的完整探测设备。
其中，“太赫兹输入输出机构”在以下各个实施例中，可被进一步具体实施为以太赫兹源作为光源的光谱系统(例如，以GaAs光电导天线作为光源的光谱系统)。
优选实施例(核心技术方案直接体现“太赫兹近场显微镜”的其他构件中的具有关联性的部分)。
优选地，所述太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构，适于并且匹配各种型号的原子力显微镜(AFM)以检测一待测样品111，(参见附图的图5)所述太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构包括一90°平面镜130、位于一太赫兹脉冲束的输入侧的一指示激光器、一ITO反射薄膜、一垂直平面镜、位于所述太赫兹脉冲束的输出侧的一指示激光器、一ITO反射薄膜、一垂直平面镜，所述太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构还包括：
一AFM探针121，所述AFM探针121用于检测置于一AFM样品台122的所述待测样品111；
一第一平面镜123，所述第一平面镜123置于所述90°平面镜130的靠近AFM样品台122的一侧；
一抛物面镜124，所述抛物面镜124被固定设置于行程可调的一三维调节架，所述抛物面镜124置于所述AFM样品台122的斜上方(的适当位置)，以使得通过微调所述三维调节架将经所述抛物面镜124的所述太赫兹脉冲束聚焦于所述AFM探针121。
进一步地，所述第一平面镜123优选采用与水平面成30°角的平面镜。
进一步地，位于所述太赫兹脉冲束的所述输入侧和所述输出侧的所述指示激光器、所述ITO反射薄膜和所述垂直平面镜均固定设置于一二维调节架。
进一步地，所述二维调节架的角度可调，以使得所述太赫兹脉冲束的具体路径可被微调。
进一步地，所述90°平面镜130固定设置于一三维调节架。
进一步地，所述三维调节架的角度可调，以使得所述太赫兹脉冲束的具体路径可被微调。
进一步地，所述太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构还包括底座110和底板100，所述底座110位于底板100和待测样品111之间。
第一实施例(核心技术方案不直接体现“太赫兹近场显微镜”的其他构件中的具有关联性的部分)。
优选地，所述太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构，适于并且匹配各种型号的原子力显微镜(AFM)以检测一待测样品111，所述太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构包括：
一90°平面镜130；
一AFM探针121，所述AFM探针121用于检测置于一AFM样品台122的所述待测样品111；
一第一平面镜123，所述第一平面镜123置于所述90°平面镜130的靠近AFM样品台122的一侧；
一抛物面镜124，所述抛物面镜124被固定设置于行程可调的一三维调节架，所述抛物面镜124置于所述AFM样品台122的斜上方(的适当位置)，以使得通过微调所述三维调节架将经所述抛物面镜124的一太赫兹脉冲束聚焦于所述AFM探针121。
进一步地，所述第一平面镜123优选采用与水平面成30°角的平面镜。
进一步地，所述太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构还包括均固定设置于一二维调节架的分别位于所述太赫兹脉冲束的一输入侧和一输出侧的一指示激光器、一ITO反射薄膜和一垂直平面镜。
进一步地，所述二维调节架的角度可调，以使得所述太赫兹脉冲束的具体路径可被微调。
进一步地，所述90°平面镜130固定设置于一三维调节架。
进一步地，所述三维调节架的角度可调，以使得所述太赫兹脉冲束的具体路径可被微调。
进一步地，所述太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构还包括底座110和底板100，所述底座110位于底板100和待测样品111之间。
值得一提的是，本实用新型专利申请涉及的三维调节架、二维调节架等技术特征应被视为现有技术，这些技术特征的具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本实用新型专利的发明点所在，本实用新型专利不做进一步具体展开详述。
对于本领域的技术人员而言，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构，适于并且匹配各种型号的原子力显微镜以检测一待测样品，所述太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构包括一90°平面镜、位于一太赫兹脉冲束的输入侧的一指示激光器、一ITO反射薄膜、一垂直平面镜、位于所述太赫兹脉冲束的输出侧的一指示激光器、一ITO反射薄膜、一垂直平面镜，其特征在于，所述太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构还包括：
一AFM探针，所述AFM探针用于检测置于一AFM样品台的所述待测样品；
一第一平面镜，所述第一平面镜置于所述90°平面镜的靠近AFM样品台的一侧；
一抛物面镜，所述抛物面镜被固定设置于行程可调的一三维调节架，所述抛物面镜置于所述AFM样品台的斜上方，以使得通过微调所述三维调节架将经所述抛物面镜的所述太赫兹脉冲束聚焦于所述AFM探针。
2.根据权利要求1所述的太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构，其特征在于，所述第一平面镜采用与水平面成30°角的平面镜。
3.根据权利要求1所述的太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构，其特征在于，位于所述太赫兹脉冲束的所述输入侧和所述输出侧的所述指示激光器、所述ITO反射薄膜和所述垂直平面镜均固定设置于一二维调节架。
4.根据权利要求3所述的太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构，其特征在于，所述二维调节架的角度可调。
5.根据权利要求1所述的太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构，其特征在于，所述90°平面镜固定设置于一三维调节架。
6.一种太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构，适于并且匹配各种型号的原子力显微镜以检测一待测样品，其特征在于，所述太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构包括：
一90°平面镜；
一AFM探针，所述AFM探针用于检测置于一AFM样品台的所述待测样品；
一第一平面镜，所述第一平面镜置于所述90°平面镜的靠近AFM样品台的一侧；
一抛物面镜，所述抛物面镜被固定设置于行程可调的一三维调节架，所述抛物面镜置于所述AFM样品台的斜上方，以使得通过微调所述三维调节架将经所述抛物面镜的一太赫兹脉冲束聚焦于所述AFM探针。
7.根据权利要求6所述的太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构，其特征在于，所述第一平面镜采用与水平面成30°角的平面镜。
8.根据权利要求6所述的太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构，其特征在于，所述太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构还包括均固定设置于一二维调节架的分别位于所述太赫兹脉冲束的一输入侧和一输出侧的一指示激光器、一ITO反射薄膜和一垂直平面镜。
9.根据权利要求8所述的太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构，其特征在于，所述二维调节架的角度可调。
10.根据权利要求6所述的太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构，其特征在于，所述90°平面镜固定设置于一三维调节架。
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| CN201922452530.0U CN211785622U (zh) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | 太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构 |
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| CN201922452530.0U CN211785622U (zh) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | 太赫兹近场显微镜的太赫兹脉冲束引出机构 |
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| CN211785622U true CN211785622U (zh) | 2020-10-27 |
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|---|---|
| CN (1) | CN211785622U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112730315A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-04-30 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种高分辨率太赫兹近场光谱测试系统 |
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2019
- 2019-12-30 CN CN201922452530.0U patent/CN211785622U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112730315A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-04-30 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种高分辨率太赫兹近场光谱测试系统 |
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