專利名稱:近場光學(xué)顯微鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種近場光學(xué)顯微鏡，特別是一種采用超分辨掩膜材料和固體浸沒透鏡(Solid Immersion Lens，縮寫并簡稱為SIL)相結(jié)合作為會聚光的近場光學(xué)顯微鏡。
背景技術(shù)：
相對于采用光纖探針作會聚光的近場光學(xué)顯微鏡，采用SIL作會聚光的探針的近場光學(xué)顯微鏡具有非常高的光透過率和光損壞閾值，可直接成像，光程較短，這在探測熒光光譜或散射光譜以及近場光操作、近場光存儲、近場光加工、動態(tài)觀察和超快現(xiàn)象研究時非常重要。但僅靠SIL等提高物空間的折射率、縮短物空間的光波長、從而縮小出射光點的大小，還達不到采用錐形光纖等的近場光學(xué)顯微鏡的空間分辨率，而且分辨率具有不可調(diào)節(jié)性。
在先技術(shù)中，是通過在SIL與樣品接近的表面上制作一個固定的小孔來實現(xiàn)高空間分辨率的，參見Jpn.J.APPL.Phys VoL 40(2001)pp.1778-1782。但采用以上技術(shù)有以下缺點(1)小孔是在制作后貼上去的，小孔制作、小孔定位在SIL等的光軸上以及將光會聚到小孔上都十分困難；(2)小孔大小是固定的，要求小孔尺寸變大時，只能更換整個SIL，分辨率不可調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種近場光學(xué)顯微鏡，該近場光學(xué)顯微鏡的分辨率更高而且分辨率是可調(diào)的。
本發(fā)明解決技術(shù)問題的基本思路是利用超分辨掩膜材料在激光作用下的動態(tài)小孔開關(guān)效應(yīng)，實現(xiàn)分辨率的進一步提高和可調(diào)。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種近場光學(xué)顯微鏡，包括一激光束，其特征在于它的構(gòu)成是沿該激光束前進方向上且與該激光束成45°放置一半反半透鏡，在垂直于該激光束且穿過該半反半透鏡的光軸上，同軸地在該半反半透鏡上方置有探測器，半反半透鏡的下方依次置有會聚透鏡、半球型固體浸沒透鏡、樣品及樣品架，該半球型固體浸沒透鏡的下表面鍍有超分辨掩膜層且該超分辨掩膜層位于會聚透鏡的焦平面，所述的樣品位于樣品架上。
所述的超分辨掩膜層是厚度為10～30nm的銻(Sb)、氧化銀(AgOx)或氧化鉑(PtOx)薄膜。
其中氧化銀AgOx的含O2量由濺射過程中O2/(O2+Ar)的分壓比例決定，其范圍在0.3～0.7，其中氧化鉑PtOx的含O2量由濺射過程中O2/(O2+Ar)的分壓比例決定，其范圍在0.2～0.4。
本發(fā)明的技術(shù)效果由于本發(fā)明是利用了超分辨掩膜(Super-RENS)在激光作用下的動態(tài)非線性小孔開關(guān)效應(yīng)，小孔可以在超分辨掩膜任何地方產(chǎn)生，所以克服了在先技術(shù)中近場光學(xué)顯微鏡所采用的固定小孔制作和定位的缺點，制作工藝簡單，適合大批量生產(chǎn)；超分辨掩膜層在光照下有增強效應(yīng)，而且這種增強效應(yīng)隨入射光的增強而增強，加上SIL本身的對光的耦合也是很強的，所以通過兩個元件的組合，可以得到更高的光透過率和分辨率，而且分辨率可以隨光照的強弱而改變，分辨率具有可調(diào)節(jié)性。
由于本發(fā)明具有以上諸多優(yōu)點，還可以用在近場光存儲、熒光顯微鏡、散射光譜測試、近場光加工、近場光操作、動態(tài)觀察、超快現(xiàn)象研究等方面。



圖1本發(fā)明的近場光學(xué)顯微鏡結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
先參閱圖1，圖1本發(fā)明的近場光學(xué)顯微鏡結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明近場光學(xué)顯微鏡，包括一激光束1，它的構(gòu)成是沿該激光束1前進方向上且與該激光束1成45°放6置一半反半透鏡2，在垂直于該激光束1且穿過該半反半透鏡2的光軸上，同軸地在該半反半透鏡2上方置有探測器3，半反半透鏡2的下方依次置有會聚透鏡4、半球型固體浸沒透鏡5、樣品6及樣品架7，該半球型固體浸沒透鏡5的下表面鍍有的超分辨掩膜層11，且該超分辨掩膜層11位于會聚透鏡4的焦平面，所述的樣品6位于樣品架7上。
所述的超分辨掩膜層11是厚度為10～30nm的銻(Sb)、氧化銀(AgOx)或氧化鉑(PtOx)薄膜。
超分辨掩膜材料的制備過程如下采用磁控濺射方法(濺射氣壓1.0×10-4Pa)，在固體浸沒透鏡下表面鍍10～30nm的銻(Sb)，氧化銀(AgOx)或者氧化鉑(PtOx)。其中氧化銀AgOx的含O2量由濺射過程中O2/(O2+Ar)的分壓比例決定，其范圍在0.3～0.7，其中氧化鉑PtOx的含O2量由濺射過程中O2/(O2+Ar)的分壓比例決定，其范圍在0.2～0.4。
我們采用650nm的波長作為激光光源，物鏡4的數(shù)值孔徑NA＝0.9，SIL5的折射率n＝2，通過控制光源強度調(diào)節(jié)超分辨掩膜層11對提高分辨率的作用為p倍，對Sb來說，p＝1～5倍，對AgOx，p＝1～4，對PtOx，p＝1～6。不加超分辨掩膜和加超分辨掩膜可以達到的分辨率如下表所示 由表可以看出不加超分辨掩膜的分辨率只能達到180nm，加Sb超分辨掩膜的分辨率可以在36～180nm的范圍可調(diào)，加AgOx超分辨掩膜的分辨率可以在45～180nm可調(diào)的范圍，加PtOx超分辨掩膜分辨率可以在36～180nm的范圍可調(diào)。
所以本發(fā)明適用于對分辨率要求更高的小尺寸樣品及尺寸大小多樣性的樣品的觀察，還可用在近場光存儲、熒光顯微鏡、近場光操作等方面。
權(quán)利要求
1.一種近場光學(xué)顯微鏡，包括一激光束(1)，其特征在于它的構(gòu)成是沿該激光束(1)前進方向上且與該激光束(1)成45°放置一半反半透鏡(2)，在垂直于該激光束(1)且穿過該半反半透鏡(2)的光軸上，同軸地在該半反半透鏡(2)上方置有探測器(3)，半反半透鏡(2)的下方依次置有會聚透鏡(4)、半球型固體浸沒透鏡(5)、樣品(6)及樣品架(7)，該半球型固體浸沒透鏡(5)的下表面鍍有超分辨掩膜層(11)，且該超分辨掩膜層(11)位于會聚透鏡(4)的焦平面，所述的樣品(6)位于樣品架(7)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的近場光學(xué)顯微鏡，其特征在于所述的超分辨掩膜層(11)是厚度為10～30nm的銻(Sb)、氧化銀(AgOx)或氧化鉑(PtOx)薄膜。
專利摘要
一種近場光學(xué)顯微鏡，包括一激光束，其特征在于它的構(gòu)成是沿該激光束前進方向上且與該激光束成45°放置一半反半透鏡，在垂直于該激光束且穿過該半反半透鏡的光軸上，同軸地在該半反半透鏡上方置有探測器，半反半透鏡的下方依次置有會聚透鏡、半球型固體浸沒透鏡、樣品及樣品架，該半球型固體浸沒透鏡的下表面鍍有超分辨掩膜層且該超分辨掩膜層位于會聚透鏡的焦平面，所述的樣品位于樣品架上。本發(fā)明近場光學(xué)顯微鏡的分辨率更高而且分辨率是可調(diào)的。
文檔編號G01Q60/18GKCN1588156SQ200410052904
公開日2005年3月2日 申請日期2004年7月16日
發(fā)明者徐文東, 張鋒, 干福熹, 王陽, 周飛, 魏勁松, 高秀敏 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan