DD275926A1

DD275926A1 - Anordnung zur mikroskopischen abbildung thermischer und thermoelastischer objektstrukturen

Info

Publication number: DD275926A1
Application number: DD32038488A
Authority: DD
Inventors: Jochen Barthel; Juergen Landgraf; Gerd Matalla
Original assignee: Akad Wissenschaften Ddr
Priority date: 1988-10-03
Filing date: 1988-10-03
Publication date: 1990-02-07
Also published as: DE3925312A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Realisierung der photoakustischen Rastermikroskopie und wird zur Untersuchung von Schichtsystemen der Mikro- und Optoelektronik, von Schutz-, Hartstoff-, Kontakt- und anderen Beschichtungen eingesetzt. Erfindungsgemaess enthaelt die Anordnung als Aufnehmer der mechanischen Schwingungen der Probe einen piezoelektrischen Biegewandler 8, der sich in akustischem Kontakt mit der Probe 3 befindet, wobei Probe und Biegewandler gemeinsam auf einem schnellbeweglichen Probentisch 9 in einer Schallisolationskammer 10 angeordnet sind. In den Probentisch kann ein Vorverstaerker 11 eingebaut sein. Auf dem Lichteintrittsfenster 12 der Schallisolationskammer koennen zwei teiltransparente Lichtdetektoren 13 a und 13 b aufgebracht sein. Figur

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Realisierung der photoakustischen Rastermikroskopie. Die Anordnung eignet sich zur Materialcharakterisierung und zur zerstörungsfreien Prüfung von Werkstücken hinsichtlich der Parameter, Wärmeleitfähigkeit, spezifische Wärme, Dichte, thermischer Ausdehnungskoeffizient und Elastizitätsmodul. Sie läßt sich mit Vorteil für die Untersuchung von Schichtsystemen der Mikro· und Optoelektronik, von Schutz·, Hartstoff·, Kontakt· und anderen Beschichtungen sowie zur Abbildung von Poren und Rissen im Materialinnern in der Werkstofftechnik einsetzen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es sind verschieden j Anordnungen bekannt, die unter Ausnutzung des photoakustischen Effekts die mikroskopische Abbildung thermischer und thermoelastischer Objektstrukturen anstreben. Diese Anordnungen bestehen aus einer Lichtquelle, einer Optik, einer Rastereinrichtung, einer Einrichtung zur Lichtintensitätssteuerung, einer Probe, einem Detektor, einer Signalverarbeitung und einer Bildwiedergabeeinrichtung. Ein fokussierter, intensilätsmodulierter oder gopulsler Lichtstrahl tastet die Probe systematisch ab und erzeugt Ober einige Energieumwandlungsstufen im Primäranregungsgebiet eine veränderliche elastische Deformation der Probe. Die einzelnen Anordnungen unterscheiden sich durch die Beschaffenheit des Detektors dieser Deformation. In der US-PS 4265971 wird ein piezoelektrischer Detektor beschrieben, der von akustischen Volumenwellen, die sich vom Primäranregungsgebiet her ausbreiten, zu Dickenschwingungen angeregt wird. In der DE-PS 3224637 wird ein Fingerwandler beschrieben, der als Detektor akustische Oborflfichenwellen aufnimmt, die sich um das Primäranregungsgebiet herum auf der Probenoberfläche ausbreiten. In der US-PS 4267732 wird als Detektor eine in der Schallmikroskopie gebräuchliche akustische Linse In Gestalt eines Schalleiters mit Kugelkalottenanschliff und aufgebrachtem piezoelektrischem Wandler eingesetzt, in deren akustischem Brennpunkt sich das PrimSranregungsgebiot befindet. Diese Anordnungen weiden aus geometrischen Gründen nur für akustische Wellen mit Wellenlängen von einigen Millimetern und kürzer wirksam, d. h. für Schallfrequenzen von einigen hundert kHz an aufwärts. In diesem Frequenzbereich ist der Wirkungsgrad des photoakustischen Effekts so klein, daß trotz Bestrahlung der Probe mit Intensitäten bis an die Zorstörungsgrenze heran Abbildungen hinreichender Qualität in Bildzeiton nicht unter elnigon Minuten erzielt werden können.

Um den Vorteil des höheren photoakustischen Wirkungsgrades im Schallfrequenzborelch unter 1 MHz ausnutzon zu können, wurde In der US-PS 4123385 die Detektion von Schall mittels Mikrophon In einem abgeschlossenem Gasraum über der Probo beschrieben. Obwohl diese Anordnung eine hohe Empfindlichkeit besitzt, ist sie doch mit dem Nachteil behaftet, daß des Nutzsignal lediglich von don thermischen, nicht abor von don thermoolastischon und elastischen Eigenschaften der Probo abhängt und letztero deshalb mit dliser Anordnung nicht abbildbar sind. Frequenzunabhängig ist die in der Veröffentlichung Dowhurst, R. J.: J. Appl. Phys. 53 (1982) 4064-4071 angegobono Anordnung mit kapazitivem Dotoktor der Objektdeformation. Sio besitzt außerdem don Vorzug der Borührungsfroihoit. Nachteilig wirkt sich aber dio gegenüber der Piozodotektion geringere Empfindlichkeit, bezogen auf glolcho Doformationsamplitude, aus. Ebenfalls berührungslos und frequenzunabhängig erbosen dio Anordnungen nach der JP-PS 68-140637 und der Veröffentlichung Jackson, W. et al.: Appl. Opt. 20 (1981) 1333-1344. Zum Nachwois der Obloktdoformatlon benutzen beide Anordnungen neben dor Prlmärlichtquolle für die Erzielung des photoakuslidchon Effekts elno zweite Lichtquelle, verbunden mit einer weiteren Optik und Einrichtungen zur Llchtdetektlon. In der JP-PS 68-140037 basiert dor Detektor auf der Messung der Lichtinterferenz, in der Anordnung von Jackson, W- et al. auf der

Messung der Lichtablenkung. Obwohl mit beiden Anordnungen eine empfindliche Detektion möglich ist, wirkt sich der relativ komplizierte optische Aufbau des Detektorsystems negativ auf die StabilitSt der Bildregistrierung aus. Stabil, empfindlich und für den Frequenzbereich unter 1 MHz geeignet ist die Anordnung mit aufgeklebtem Piezodetektor von Jackson, W., Amer, N. M.: J. Appl. Phye. BI (1980) 3343-3353. Der Detektor weist die radiale Deformetlon der Probe nach. Da diese Anordnung nur für spektroskopische, nicht aber für mikroskopische Zwecke vorgesehen ist, enthSlt sie keine Rastereinrichtung. Der eigentliche Nachteil der Anordnung hinsichtlich einer zerstörungsfreien mikroskopischen photoakustischen Inspektion besteht jedoch in der starren Klebeverbindung zwischen Probe und Detektor.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Einsatzbereitschaft von Laserrasvermikroskopen durch die Entwicklung einer Anordnung zur schnellen zerstörungsfreien Abbildung von Strukturen im Matorialinneren auf der Basis des photoakustischen Effektes zu erweitern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung für ein verbessertes photoakustisches Lichtrastermk.oskop zu entwickeln, das bei kurzen Bildaufnahmezeiten und weitgehender Unempfindlichkeit gegen äußere Störungen sowie vertretbarer Probenbelastung Abbildungen mechanischer und thermischer Objektstrukturen tuch en undurchsichtigen Materialien mit mikroskopischer Auflösung liefert.

Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung zur mikroskopischen Abbildung thermischer und thermoelastlscher Objektstrukturen, bestehend aus einer Quelle sichtbaren, infraroten oder ultravioletten Lichts 1, einer Optik 2 zur Führung des Lichtbündels und zur Erzeugung eines mikroskopischen ßrennflecks auf der Probe 3, einer Einrichtung 4 zur Steuerung der im jeweils bestrahlten Probenpunkt ankommenden Lichtleistung, einer Rastereinrichtung 5a, 5b zur Herbeiführung einer systematischen Relativbewegung zwischen Brennfleckund Probe, einem Aufnehmer der durch veränderliche Bestrahlung in det Probe erzeugten mechanischen Schwingungen, Mitteln zur elektronischen Signalverstärkung, einer Signalverarbeitung 6 und einer Bildwiedergabeeinrichtung 7 zur bildlichen Darstellung des von der Signalverarbeitung sequentiell abgegebenen Signals gelöst, wobei erfindungsgemäß als Aufnehmer der mechanischen Schwingungen der Probe ein piezoelektrischer Blegewandltr 8 enthalten Ist, der sich in akustischem Kontakt mit der Probe befindet, und Probe und Biegewandler gemeinsam suf einem schnellbeweglichen Probentisch 9 in einer Schallisolationskammer 10 angeordnet sind.

In den schnellbeweglichen Probentisch 9 kann vorteilhafterweise ein elektronischer Vorverstärker 11 eingebaut sein. Mit Vorteil können auf dem Lichteintrittsfenster 12 dor Schallisolationskammer 10 zwei teiltransparente Lichtdetektoren 13a und 13b aufgebracht sein.

Die Anordnung kann vorteilhafterweise einen starren Probentisch und eine Strahlablenkeinrichtung enthalten. Das von der Lichtquelle 1 ausgesandte und von der Optik 2 auf die Probe 3 fokussierte Licht wird durch die Einrichtung 4 zur Steuerung der Lichtleistung moduliert und löst innerhalb dor Probe den photoakustischen Effekt aus, der darin besteht, daß ein bestrahlter Probenpunkt, in dem die absorbierte Lichtmenge zeltlichen Schwankungen unterworfen ist, eine Quelle mechanischer Schwingungen darstellt, die sich unter günstigen Umständen als akustische Wellen in der Probe ausbreiten. Amplitude und Phase der angeregten Schwingungen bilden das photoakustische Signal, das in komplexer Welse vom lokalen optischen Absorptionsvermögen, von spezifischer Wärme, Dichte, Wärmeleitfähigkeit, thermischem Ausdehnungskoeffizienten und Elastizitätsmodul der untersuchten Objektstruktur abhängt.

Zweckmäßig ist der Einsatz eines Lasers als Lichtquelle 1 sowie die wahlweise Benutzung eines akustooptischen Modulators, olner elektrooptischen Zelle oder eines mechanischen Zerhackers als Finrichtung 4 zur Steuerung der Lichtleistung. Die Rastereinrichtung 5 a, 5b z. B. in Gestalt von Strahlscannern oder eines mechanischen x-y-Antriebssystems bewirkt, daß das erzeugte photoakustische Signal sequentiell für alle Punkte aus dem untersuchten Objektboreich die erwünschte Information über die lokalen thermischen oder thermoelastlschon Probeeigenschaften liefert. Der piezoelektrische Biegewandler 8 in Gestalt eines piezokeramischen Bimorphs oder Unimorphs nimmt die mechanischen Schwingungen der Probe über ein akustisches Koppelmedium auf und verwandelt sie in ein proportionales elektrisches Signal. Der elektronische Vorverstärker 11 verstärkt dieses Signal. Durch elektrische Durchführungen in der Wand der Schallisolationskammer, die den Luftschall vom Biegewandler fernhält, gelangt es auf den Eingang der Signalverarbeitung 6, die der Erhöhung des Signal-Rausch-Abstandes dient und zweckmäßig als Heterodyn-Lock-in-Verstärker ausgeführt Ist. Dabei wird das interne Oszillatorsignal des Lock-ln-Verstärkers als Referenzsignal benutzt, um die E' ichtung 4 zur Steuerung der Lichtleistung phasenrichtig anzusteuern. Zur Darstellung der thermischen und thermoelastischen Objektstruktur wird das Ausgangssignal der Signalverarbeitung die aus dem komplexen Eingangssignal separierten Größen Amplitude, Phase oder eine andere daraus abgeleitete Größe auf den Eingang der Bildwiedergaboeinrlchtung 7 gegeben, deren x-y-Ablenkung synchron mit der Rastereinrichtung läuft. Die für eine schnelle Bildgewinnung erforderliche schnelle Abtastung in Zeilenrichtung wird durch den schnellbeweglichen Probentisch 9 realisiert, der sich innethalb der Schallisolationskammer 10 befindet und wegon der notwondigorwoise geringen Eigenmasse aus leichtem Material besteht und nur den Biegewandler, die Probe und don Vorverstärker trägt. Sein schneller Antrieb 5b ist z.B. als elektrodynamisches Tauchspulsystem ausgeführt.

LJnoarkombinationon von oingostrahltor Lichtleistung und an der Probe roflektierter und/oder diffus gestreuter Lichtleistung. Die elektronische Rogolung 14 verarbeitet die Signale der Lichtdetoktoron 13 a und 13 b und rogolt übor dlo Leistungsstufe 15 die mittlere auf dor Probe ankommende Lichtleistung so nach, daß Im jeweils bestrahlten Probenpunkt die absorbierte Lichtleistung unabhängig vom lokalen Absorptlonsvormögon gemäß einem vorgegebenen Sollwert konstantgehalten wird. ^v

Der Wirkungsgrad des photoakustischen Effekts ist mit typischen Werten von 10~'° extrem gering, wobei eine umgekehrte Proportionalität zur Modulationsfrequenz beobachtet wird. Um in hinreichend kurzer Zeit ein photoakuotlsches Bild mikroskopischer Auflösung zi· erzielen, sind daher folgende Voraussetzungen nötig:

Die In dem durch die Optik erzeugten mikroskopischen Brennfleck konzentrierte Lichtleistung soll möglichst groß sein, ohne daß jedoch bereits eine Zerstörung der Probe in Form von Verdampfung, Aufschmelzen, Ablösung, Zersetzung o. ä. eintritt. Die Modulationsfrequenz des Lichts soll einerseits möglichst niedrig sein, um einen relativ hohen photoakustischen Wirkungsgrad zu erzielen, andererseits aber hinreichend groß sein, damit während der Verweildauer des Brennflack* in jedem Probenpunkt des untersuchten Bereichs mindestens eine volle Modulationsperiode durchlaufen wird. Das Nutzsignal ist mit einem hinreichend großem Rausch- und Störgeräuschabstand bei möglichst hoher Bandbreite zu gewinnen. Für mindestens eine der zwei Richtungen des Bildrasters muß ein schneller Bewegungsmechanismus vorhanden sein.

Die erfindungsgemäße Anordnung erfüllt diese Voraussetzungen, weil die in der Probe bei feinfokussierter Bestrahlung bevorzugt angeregten Biegeschwingungen bei guter akustischer Kopplung z.B. mittels Wasser oder Fett sehr effizient auf den Biegewandler übertragen werden, dieser Biegewandler bei Abmessungen von einigen mm Durchmesser und einigen Zehntel mm Dicke Eigenfrequenzen im Bereich von etwa 1 kHz bis etwa 10OkHz aufweist, durch die Schallisolationskammer dio unerwünschte Einkopplung von Störgeräuschen durch Luftschall wesentlich gemindert wird, durch die Leichtbauweise und straffe Aufhängung des Probentisches dessen mechanische Eigenfrequenzen zwischen 50 und 100Hz eingestellt werden, wodurch einerseits eine hinreichend schnelle Abtastung in Zeilenrichtung erfolgen kann, andererseits ein genügend großer Abstand zur Eigenfrequenz des Biegewandlers gegeben ist. Durch die Anordngng des elektronischen VorverstQrkers auf dem Probentisch erfolgt eine vollkommen abgeschirmte unbewegliche elektrische Verbindung des Vorverstärkereingangs mit den Elektroden des Biegewandlers, wodurch der Vorverstärkereingang frei von elektrischen Einstreuungen und Schwankungen der Leitungskapazität ist und durch die Anordnung der zwei Lichtdetektoren zur Messung von eingestrahlter und reflektierter Lichtleistung wenige mm über der Probe die Messung über fast den gesamten Halbraum über der Probe erfolgt, womit das Ziel dieser Messung, nämlich die Konstanthaltung der absorbierten Lichtleistung unabhängig vom lokalen Absorptionsvermögen, mit größtmöglicher Präzision eingehalten wird, wodurch es ermöglicht wird, über den gesamten untersuchten Probenbereich hinweg mit der maximal zulässigen eingestrahtlen Lichtleistung unterhalb der Zerstörungsschwelle zu arbeiten. Die beschriebene Anordnung weist gegenüber den bekannten Anordnungen den Vorteil der höheren Nachweisempfindlichkeit des photoakustischen Signals auf und zwar 1 pm Schwingungsamplitude bei 1 kHz Bandbreite. Infolge des größeren Rausch· und StÖrsignalabstandes können Abbildungen thermischer und thermoelastischer Objektstrukturen in verkürzter Zeit, z. B. In 10s bei 10Ox 100 Bildpunkte mit einem Signal-Rausch-Verhältnis von 100:1 erzielt werden.

Von Verteil Ist weiterhin, daß die Probe dabei weder bis über ihre Zerstörungsgrenze hinaus belastet noch durch die Art der Ankopplung an den Detektor einer Beschädigung ausgesetzt wird.

Ausfuhrungsbolsplel

\r. der zugehöriger! Zeichnung!«! die «rfinrlunnsgamäße Anordnung dargestellt.

Als Lichtquelle 1 dient ein He-No-Laser mit einer Ausgangsleistung von 5OmW. Den Grundaufbau der Optik 2 bildet ein Auflichtmikroskop, das mit einem LD-Objektiv mit den Werten 1 β χ/0,20 <»/2·Α versehen ist. Es erzeugt im Abstand von 16mm vor seiner Lichtaustrittsfläche einen Brennfleck von s 2 pm Durchmesser auf der Probe 3. Um die Objektivapertur voll auszuleuchten, befindet sich als Teil der Optik zwischen Laser und Auflichtmikroskop ein Strahlaufweitungssystem mit 3facher Aufweitung. Die Einrichtung 4 zur Lichtintensitätssteuerung wird durch einen akustooptischen Modulator realisiert, hinter dem eine Blende angeordnet ist. Der akustooptische Modulator wird durch eine Leistungsstufe 15 mit einer amplitudenmodulierten HF· Spannung versorgt. Die Frequenz dieser Modulation kann frei gewählt werden. Sie muß im empfindlichen Bereich des Blegewandleri 8 liegen und kann zur Erzielung der maximalen Signalhöhe auf die Grundresonanz des Biegewandlers abgestimmt werden. Die Amplitude der Modulation wird von der Regelung 14 eingestellt. Den Ausgang des akustooptischen Modulators verlassen im Zweistrahlfall der ungebeugte Strahl und ein Strahl der ersten Beugungsordnung. Von der Blende wird nur der gebeugte Strahl durchgelassen, da nur dieser voll durchmoduliert ist und deshalb die Probe nicht unnötig durch einen Gleichanteil der Lichtleistung belastet wird.

Außordem ist bei linearer Aussteuerung der Mittelwert der gebeugten Lichtleistung der elektrischen Modulationsamplitude am akustooptischen Modulator direkt proportional. Die Rastereinrichtung 5 besteht aus einem langsamen Antrieb 6a und einem schnellen Antrieb 5b. Der langsame Antrieb 5a sitzt als schrittmotorgetriebener eindimensionaler Translationstisch auf der parallel zur optischen Achse des Objektivs beweglichen Schwalbenschwanzführung des Auflichtmikroskops. Auf dem Translstlonstlsch Ist die Schalllsolatlonskammer 10 befestigt, die aus einem Aluminiumgehäuse mit elektrischen Durchführungen, mechanischen Verschraubungen zum Spannen der Aufhängung des Probentisches 9 und einer Befestigung für einon Lautsprechermagneten als YeII des schnellen Antriebs 6b besteht. Fernerhin enthält die Schallisolationskammer das Lichteintrittefenster 12, dessen Abmessungen so ausgelegt sind, dcß seine mechanische Eigenresonanz mit 6OkHz weit oberhalb der Resonanz des Biegewandlers liegt, wobei die Glasdicke den für den Korrektionszustand des LD-Objektivs erforderlichen Wert von 2 mm einhält. Zur vollständigen Abschirmung des äußeren Luftschalls sind alle Öffnungen dicht verschlossen, das zum Probenwechsol abnehmbare Oberteil der Schallisolationskammer, in dem sich auch das Lichteintrittsfenster befindet, ist mit Dichtflächen versehen. Der schnelle Antrieb 5b wird durch eine Tauchspule realisiert, die an dem aus Leiterplattenmaterial bestehenden Probontisch 9 befestigt ist und die je nach Stärko und Richtung dos errogenden Stromflusses mehr oder weniger in den Spalt des Lautsprochermagneton hineingezogen wird. Die erforderliche Gegenkraft wird von 3 Saiten aufgebracht, an denen der Probentisch elastisch aufgehängt ist, wobei je nach Saitonspannung Elgonfroquenzen des Tische oberhalb 60Hz einstellbar sind. Zur Positionsmoldung sind am Lautsprochermagneten weitero Eloktrodon bofostigt, dio gemo'nsam mit einem Abschnitt des Loitorplattenmatorlals dos Probontisches den Kondensator eines kapazitlvon Wegaufnehmers 16 bilden. Auf dem Probontisch bofostigt Ist elno Halterung, in dor dor Biogowandlor oingospannt ist. Dio Haltorung ist für vorschiodeno

Wandlerdurchmesser ausgelegt, so daß es möglich ist, Biegewandler mit Resonanzfrequenzen zwischen 3kHz und SOkHz einzusetzen. Als Biegewandler kommen unimorphe oder bimorphe piezokeramische Wandler zur Anwendung. Die Probe 3 liegt auf dem Biegewandler auf. Sie wird nicht starr mit dem Wandjer verschraubt oder verspannt und auch nicht fest aufgeklebt, sondern nur durch ein Koppelmedium wie Wasser, Fett oder Öl mit dem Wandler akustisch verbunden. Sie wird lediglich durch einen Teil der Halterung des Biegewandlers gegen seitliches Verrutschen beim schnellen Rastern gesichert. Auf der dem Biegewandler abgewandten Seite des Probentischs befindet sich der Vorverstärker des vom Biegewandler abgenommenen Signals. Die Mauelemente des Vorverstärkers sind entsprechend ihrer Verschaltung direkt auf dem den Probentisch bildenden Leiterplattenmaterial aufgelötet. Die elektrischen Verbindungen sind so ausgelegt, daß die der Probe zugewandte Elektrode des Biegewandlere, die Haltorung des Biegewandlers und das Gehäuse des Vorverstärkers eine geschlossene elektrische Abschirmung bilden, die den Nutzsignalpfad von der inneren Elektrode des Biegewandlers zum Vorverstärkereingang umgibt. Das Ausgangssignal des Vorverstärkers wird an den Signaleingang eines Heterodyn-Lock-in-Verstärkers gelegt, von dessen Oszillatorausgang die Frequenz zur Ansteuerung des akustooptischen Modulators abgenommen wird. Der Ausgang des Lock-in-Verstärkers ist mit dem Signaleingang eines Bildwiedergabegerätes verbunden, dessen schnelle Ablenkrichtung vom Signal des Wegaufnehmers gesteuert wird und dessen langsame Ablenkrichtung synchron mit dem schrhtrnotorgestouerten langsamer! Antrieb Sa läuft.

Entsprechend der mechanischen Eigenfrequenz des Probentisches kann die Bildwiedergabe ο., line mit Zeilenfrequenzen bis zu 100Hz erfolgen, da für die Signalaufnahme sowohl Hin· als auch Rückweg desTischlaufs bei sinusförmiger Ansteuerung genutzt werden können, in den Umkehrpunkten wird dabei zweckmäßigerweise dunkelgetastet. Auf dem Lichteintrittsfenster der Schallisolationskammer befinden sich zwei Lichtdetektoren in Gestalt von Halbleiterphotodioden mit Zinnoxidelektroden, ausgeführt als teiltransparente Beschichtung. Der Abstand zur Probe beträgt etwa 2 mm. Bei einem Durchmesser der empfindlichen Fläche der Lichtdetektoren von 10 mm wird von beiden nahezu das gesamte reflektierte und diffus an der Probenoberfläche gestreute Licht gemessen. Ebenso wird das Primärlicht, das die Lichtdetektoren durchsetzt und auf die Probe trifft, ohne weitere Verluste an anderen Grenzflächen gemessen. Dia Signale der beiden Lichtdetektoren werden von der Regelung 14 erfaßt und zur Konstanthaltung der von der Probe absorbierten Lichtleistung benutzt, indem das Ausgangssignal der Regelung die Modulationsamplitude des akustooptischen Modulators auf die erforderliche Höhe einstellt.

Mit der beschriebenen Anordnung wird bei einer Laserausgangsleistung von 50 mW und der Laserwellenlänge von 633 nm, einer Modulationsfrequenz von 5kHz und einer Amplitude der auf die Probe auftreffenden Lichtleistung von 8mW im Biegewandler ein Signal von 10OpV erzielt, wobei bei einer Detektionsbandbreite von 1 kHz ein Signal-Rausch-Verhältnis von 100:1 erreicht wird. Damit läßt sich unter Ausnutzung der mechanisch zulässigen Zeilenfrequenzen ein hinreichend rauschfreies Bild von 100 x 100 Bildpunkten in etwa 10s aufnehmen und on-line darstellen.

Claims

1. Anordnung zur mikroskopischen Abbildung thermischer und thermoelastischer Objei.tstrukturen, bestehend aus einer Quelle sichtbaren, infraroten oder ultravioletten Lichts (1), einer Optik (2) zur Führung des Lichtbündels und zur Erzeugung eines mikroskopischen Brennflecks auf der Probe (3), einer Einrichtung (4) zur Steuerung der im jeweils bestrahlten Probenpunkt ankommenden Lichtleistung, einer Rasloreinrichtung (5a, 5b) zur Herbeiführung einer systematischen relativbewegung zwischen Brennfleck und! Probe, einem Aufnehmer der durch veränderliche Bestrahlung in der Probe erzeugten mechanischen Schwingungen, Mitteln zur elektronischen Signalverstärkung, einer Signalverarbeitung (6) und einer Bildwiedergabeeinrichtung (7) zur bildlichen Darstellung des von der Signalverarbeitung sequentiell abgegebenen Signals, gekennzeichnet dadurch, daß als Aufnehmer der mechanischen Schwingungen der Probe ein piezoelektrischer Biegewandler (8) enthalten ist, der sich in akustischem Kontakt mit der Probe befindet, und daß Probe und Biegewandler gemeinsam auf einem schnellbeweglichen Probentisch (9) in einer Schallisolatiunifkammer (10) angeordnet sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß in den schnellbeweglichen Probentisch (9) ein Vorverstärker (11) eingebaut ist.

3. Anordnung nach Anspruch !,gekennzeichnet dadurch, daß auf dem Lichteintrittsfenster (12) der Schallisolationskammer (Ί0) zwei teiltransparente Lichtdetektoren (13a, 13b) aufgebracht sind.

4. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein starrer Probentisch und eine Strahlablenkeinrichtung enthalten sind.