專利名稱:一種低溫掃描近場光學(xué)顯微鏡的真空腔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于近場光學(xué)儀器制造技術(shù)領(lǐng)域：
，具體是一種低溫掃描近場光學(xué)顯微鏡的
真空腔室。
背景技術(shù)：
近場光學(xué)顯微術(shù)(SNOM)利用近場相互作用，可以達(dá)到小于IOOnm的分辨率，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于受衍射障礙限制的遠(yuǎn)場顯微術(shù)。運(yùn)用近場光學(xué)成像的想法第一次是由Synge在1928年提出的，他指出通過亞波長孔徑照射物體與非常接近樣品的探測器的結(jié)合，通過非衍射限制過程可以獲得高分辨率。將原理變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的常規(guī)的實(shí)驗(yàn)儀器是Pohl et al.等人在1984年完成的，從而掃描近場光學(xué)顯微鏡得以實(shí)現(xiàn)，光學(xué)衍射極限獲得真正突破。掃描近場光學(xué)顯微鏡(SNOM)在材料的納米尺度光學(xué)成像，量子器件的發(fā)光特性，以及表面等離激元的近場探測等諸多領(lǐng)域得以應(yīng)用。在低溫環(huán)境下，一些常溫的SNOM的問題可以得到改善。如SNOM的成像較慢，以此對(duì)系統(tǒng)的各種參數(shù)溫漂敏感，而在在低溫下，熱噪聲小，各種漂移參數(shù)得到抑制，有利于得到高質(zhì)量長時(shí)間成像與光譜信息。光學(xué)探測時(shí)，光信號(hào)的信噪比大幅提高，可探測到常溫下被淹沒的微弱信號(hào)。光譜譜線寬度減小，有利于分辨精細(xì)能級(jí)結(jié)構(gòu)。對(duì)于一些樣品，如半導(dǎo)體、有機(jī)突光分子中許多復(fù)合發(fā)光的現(xiàn)象與溫度密切相關(guān)。在低溫下一些非輻射復(fù)合過程發(fā)生的機(jī)率降低，載流子熱運(yùn)動(dòng)的平均能量降低，因此發(fā)光效率比室溫下大為提高，光譜寬度減小，信噪比高，而且諸如激子復(fù)合等現(xiàn)象也只能在低溫下才能出現(xiàn)，載流子的壽命，遷移率等等其它性質(zhì)也往往與溫度密切相關(guān)。利用近場光學(xué)的高空間分辨率，結(jié)合低溫的手段，可以對(duì)這些發(fā)光現(xiàn)象進(jìn)行深入的研究。
由于實(shí)現(xiàn)低溫需要在真空腔室中進(jìn)行，SNOM的整體設(shè)計(jì)中需要考慮一個(gè)重要的問題是掃描針尖的更換。目前商用低溫掃描探針顯微鏡的掃描針尖尺寸一般僅為厘米量級(jí)，利用機(jī)械手操作就可直接在真空腔室中更換掃描針尖，如掃描隧道顯微鏡。而SNOM不同于其它掃描探針顯微鏡，使用的是長度在米量級(jí)的針尖光纖，并且光纖進(jìn)出真空腔室時(shí)已固定在光纖轉(zhuǎn)接法蘭或光纖耦合器上，這就使得在真空腔體內(nèi)更換針尖變的極其困難。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述情況，本發(fā)明的目的是提供一種低溫掃描近場光學(xué)顯微鏡的真空腔。
本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下:
低溫掃描近場光學(xué)顯微鏡的真空腔室分為上下兩部分，上部為掃描室，下部為低溫杜瓦室。掃描室內(nèi)設(shè)有掃描頭，在掃描室的頂部設(shè)有頂部法蘭，頂端法蘭上設(shè)置了 5個(gè)法蘭口和升降桿。其中3個(gè)法蘭口連接包括掃描臺(tái)、粗逼近馬達(dá)，音叉以及溫度監(jiān)控等部件的電子線路進(jìn)出真空腔室的電極法蘭；2個(gè)法蘭口連接包括照明光纖和針尖光纖兩路光纖轉(zhuǎn)接法蘭。處于頂端法蘭中心的升降桿延伸至掃描室內(nèi)，整個(gè)掃描頭懸掛在其下端的彎鉤處。
本發(fā)明所具有的優(yōu)點(diǎn)是:
低溫近場光學(xué)顯微鏡的掃描頭部分可以從真空腔室中獨(dú)立取出，使得針尖光纖可以在真空腔室外更換。掃描部分可以先在大氣環(huán)境下進(jìn)行預(yù)掃描，進(jìn)入真空腔體后所有的電子學(xué)線路和光路無需做任何改變。


下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
附圖是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中:1-頂部法蘭；2_第一法蘭口 ；3_第二法蘭口 ；4_第三法蘭口 ；5_第四法蘭口 ；6_第五法蘭口 ；7_掃描頭；8_掃描室；9_低溫杜瓦室；10_升降桿。
具體實(shí)施方式
參考附圖，低溫掃描近場光學(xué)顯微鏡的真空腔室分為上下兩部分，上部為掃描室8，下部為低溫杜瓦室9。低溫杜瓦室9內(nèi)設(shè)有雙層結(jié)構(gòu)的低溫杜瓦，外層是液氮腔，內(nèi)層是液氦腔，液氦腔的頂部為一直徑為80mm的導(dǎo)熱銅盤。掃描室內(nèi)設(shè)有掃描頭，在掃描室的頂部設(shè)有直徑為150_的頂部法蘭I，頂部法蘭I上開設(shè)了系統(tǒng)所有的電子線路和光路進(jìn)出真空系統(tǒng)的接口。第一法蘭口 2連接帶有18針引腳的CF35電極法蘭，為掃描臺(tái)的控制電子線路接口，第二法蘭口 3連接6針引腳的CF35電極法蘭，為Z方向粗逼近馬達(dá)和溫度監(jiān)控電子線路接口。為避免驅(qū)動(dòng)掃描臺(tái)和粗逼近馬達(dá)的高壓對(duì)音叉的反饋信號(hào)產(chǎn)生干擾，音叉的激振和反饋信號(hào)引線單獨(dú)從與第三法蘭口 4連接的6針引腳CF35電極法蘭處引出。第四法蘭口 5連接一 CF16光纖法蘭，為照明光纖接口，法蘭口 6也連接一 CF16光纖法蘭，為針尖光纖接口。整個(gè)掃描頭7懸掛在處于頂端法蘭I中心的升降桿10下端的彎鉤處。這樣掃描頭部分以及所有的電子線路和光纖可以作為整體從頂部法蘭口取出，在真空腔室外SNOM即可正常工作，包括樣品的選區(qū)定位，預(yù)掃描，以及進(jìn)行針尖光纖的更換。整個(gè)掃描系統(tǒng)安裝進(jìn)入真空腔體后，所有的電子學(xué)線路和光路無需做任何改變。
權(quán)利要求
1.一種低溫掃描近場光學(xué)顯微鏡的真空腔室結(jié)構(gòu),其特征在于,該真空腔室分為上下兩部分，上部為掃描室，下部為低溫杜瓦室，低溫杜瓦室為雙層結(jié)構(gòu)的低溫杜瓦，外層是液氮腔，內(nèi)層是液氦腔，在掃描室的頂端設(shè)有一法蘭，該法蘭上設(shè)置了 5個(gè)法蘭口和一升降桿，其中第一法蘭口為掃描臺(tái)的控制電子線路接口 ；第二法蘭口為Z方向粗逼近馬達(dá)和溫度監(jiān)控電子線路接口 ；第三法蘭口(4)引出音叉的激振和反饋信號(hào)引線；第四法蘭口(5)為照明光纖接口，第五法蘭口(6)為針尖光纖接口，掃描室內(nèi)設(shè)有針尖光纖掃描頭，掃描室內(nèi)的掃描頭懸掛在處于上述法蘭中心的升降桿下端。
2.如權(quán)利要求
1所述的低溫掃描近場光學(xué)顯微鏡的真空腔室結(jié)構(gòu)，其特征在于，第一法蘭口連接帶有18針引腳的CF35電極法蘭。
3.如權(quán)利要求
1所述的低溫掃描近場光學(xué)顯微鏡的真空腔室結(jié)構(gòu)，其特征在于，第二法蘭口連接6針引腳的CF35電極法蘭。
4.如權(quán)利要求
1所述的低溫掃描近場光學(xué)顯微鏡的真空腔室結(jié)構(gòu)，其特征在于，第三法蘭口連接的6針引腳CF35電極法蘭。
5.如權(quán)利要求
1所述的低溫掃描近場光學(xué)顯微鏡的真空腔室結(jié)構(gòu)，其特征在于，第四法蘭口和第五法蘭口連接一 CF16光纖法蘭。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種低溫掃描近場光學(xué)顯微鏡的真空腔，屬于近場光學(xué)儀器制造領(lǐng)域。該真空腔室分為上下兩部分，上部為掃描室，下部為低溫杜瓦室。掃描室內(nèi)設(shè)有掃描頭，在掃描室的頂部設(shè)有頂部法蘭，頂端法蘭上設(shè)置了5個(gè)法蘭口和升降桿。其中3個(gè)法蘭口連接包括掃描臺(tái)、粗逼近馬達(dá)，音叉以及溫度監(jiān)控等部件的電子線路進(jìn)出真空腔室的電極法蘭；2個(gè)法蘭口連接包括照明光纖和針尖光纖兩路光纖轉(zhuǎn)接法蘭。本發(fā)明低溫近場光學(xué)顯微鏡的掃描頭部分可以從真空腔室中獨(dú)立取出，使得針尖光纖可以在真空腔室外更換。
文檔編號(hào)G01Q60/18GKCN102360028SQ201110255657
公開日2013年9月18日 申請(qǐng)日期2011年8月31日
發(fā)明者趙華波, 林峰, 朱星 申請(qǐng)人:北京大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (3), 非專利引用 (2),